一種綜合考慮負荷與風電時序特性的隨機生產(chǎn)模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬領(lǐng)域，具體地說是一種綜合考慮負荷與風電時 序特性的隨機生產(chǎn)模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬是發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃和運行優(yōu)化的重要方法和工具。它是一 種通過優(yōu)化發(fā)電機組的生產(chǎn)情況，考慮到發(fā)電機組和電力負荷的隨機性，來計算出最優(yōu)運 行方式下各個發(fā)電廠的發(fā)電量、電力系統(tǒng)的生產(chǎn)成本W(wǎng)及可靠性指標的算法，它常應用于 電力系統(tǒng)電源規(guī)劃、可靠性評估、機組組合和電力市場。目前電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬的方法 主要有模擬法和解析法。模擬法模型簡單、適應性強，但計算結(jié)果有明顯的統(tǒng)計性質(zhì)，計算 效率不高。解析法是在一定的簡化假設(shè)條件下，建立電力系統(tǒng)數(shù)學模型，具有清晰的物理概 念，精確的數(shù)學模型，計算效率高，但傳統(tǒng)模型考慮的因素較少，難W描述機組的各種運行 狀態(tài)。因此，建立能考慮多種運行因素的機組模型，對于研究多種運行因素的影響具有重要 意義。
[0003] 含風電的電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬最重要的在于確定風電在負荷曲線上的最佳帶 負荷位置。目前，對風電的處理方式主要有W下兩種：負值負荷模型和多狀態(tài)機組模型。將 風電機組等效為常規(guī)多狀態(tài)機組模型能夠表現(xiàn)出風電機組出力的概率性，但由于時間序列 信息的丟失，難W準確描述風力發(fā)電反調(diào)峰特性的影響；將風電處理為負值負荷，直接在負 荷上減去，對小規(guī)模風電并網(wǎng)具有一定可行性。隨著風電規(guī)模的增加，建立大規(guī)模風電并網(wǎng) 模型具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種綜合考慮負荷與風電 時序特性的隨機生產(chǎn)模擬方法，W期能快速、合理地研究風電時序特性和發(fā)電機組處于不 同運行狀態(tài)下各種運行因素對隨機生產(chǎn)模擬的影響，從而能建立起更加全面的數(shù)學模型， 提高計算效率。
[0005] 本發(fā)明為達到上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明綜合考慮負荷與風電時序特性的隨機生產(chǎn)模擬方法，是應用于電力系統(tǒng) 中，其特點是按如下步驟進行：
[0007] 步驟1、獲取研究周期T內(nèi)電力系統(tǒng)的發(fā)電機組數(shù)據(jù)、風電資源數(shù)據(jù)和時序負荷數(shù) 據(jù)，由所述時序負荷數(shù)據(jù)獲得原始時序負荷曲線，并記為Loadl;
[0008] 步驟2、建立四種機組模型，包括：基荷機組模型、啟停調(diào)峰機組模型、壓負荷調(diào)峰 機組模型和兩分段啟停調(diào)峰機組模型；
[0009] 步驟3、由所述發(fā)電機組數(shù)據(jù)和時序負荷數(shù)據(jù)，初步修正所述原始時序負荷曲線 Loadl,獲得初步修正時序負荷曲線，記為Load2 ;
[0010] 步驟4、設(shè)定風電修正負荷次數(shù)為n，并初始化η= 1 ;
[0011] 步驟5、由所述發(fā)電機組數(shù)據(jù)獲得供熱機組強迫出力，根據(jù)所述風電資源數(shù)據(jù)和供 熱機組強迫出力，修正所述初步修正時序負荷曲線Load2,獲得第η次風電接納量W。和第η 次時序凈負荷曲線Load3。；
[0012] 步驟6、將所述第η次時序凈負荷曲線Load3。轉(zhuǎn)化為第η次等效持續(xù)負荷曲線，并 求取所述第η次等效持續(xù)負荷曲線上，負荷值為X處的初始累積概率Ρ。,。狂)、初始累積頻率 尸。,?？?、初始電量不足期望值邸崎,?？瘢┖统跏甲畲笤鲩L速率句;
[0013] 步驟7、根據(jù)所述電力系統(tǒng)的運行需求確定所述電力系統(tǒng)的初始旋轉(zhuǎn)備用容量 和初始爬坡容量值Δα,(Δ?)=
[0014] 步驟8、由所述發(fā)電機組數(shù)據(jù)獲得總投運次數(shù)I;設(shè)定投運機組次數(shù)為i，并初始化 1=1;
[0015] 步驟9、根據(jù)電力系統(tǒng)的約束條件，W最低發(fā)電成本為目標，判斷是否需要重新修 正風電，若需要，則將n+1賦值給n，并返回步驟5執(zhí)行，若不需要，則確定第i次投運的發(fā)電 機組號；
[0016] 步驟10、根據(jù)所述第i次投運的發(fā)電機組類型及帶基荷的狀況，確定第i次投運的 發(fā)電機組所屬的機組模型；
[0017] 當i=1時，由所述初始累積概率P。,。佩和所述初始累積頻率F。,。佩獲得第i 次投運發(fā)電機組時所述電力系統(tǒng)需要機組投運的轉(zhuǎn)移率托";和不需要機組投運的轉(zhuǎn)移率 知"；
[001引當i聲1時，由第i-1次投運發(fā)電機組后的累積概率Pi1,。佩和第i-1次累計頻 率Fi1,?？瘢┇@得第i次投運發(fā)電機組時所述電力系統(tǒng)需要機組投運的轉(zhuǎn)移率片'"和不需要 機組投運的轉(zhuǎn)移率片"；
[0019] 步驟11、根據(jù)所述第i次投運的發(fā)電機組號，修正獲得第i次投運發(fā)電機組后所述 電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量譯P爬坡容量^巧。:位〇;
[0020] 步驟12、將所述第i次投運的發(fā)電機組所屬的機組模型轉(zhuǎn)化為等效兩狀態(tài)機組模 型或等效Ξ狀態(tài)機組模型；
[0021] 步驟13、將所述等效兩狀態(tài)機組模型或等效Ξ狀態(tài)機組模型進行隨機生產(chǎn)模 擬，獲得第i次投運發(fā)電機組后的累積概率Pi,?？?、累積頻率Fi,"〇()、電量不足期望值 EENSi,"〇()和最大增長速率Γ,,,,(乂）；
[0022] 步驟14、累計第i次投運發(fā)電機后的總投運容量，并判斷i<I是否成立；若成立， 則將i+1賦值給i;并返回步驟9 ;否則，表示完成隨機生產(chǎn)模擬。
[0023] 本發(fā)明綜合考慮負荷與風電時序特性的隨機生產(chǎn)模擬方法的特點也在于：
[0024] 步驟1中所述發(fā)電機組包括火電發(fā)電機組、水電發(fā)電機組和核電發(fā)電機組；所述 發(fā)電機組數(shù)據(jù)包括機組的類型、臺數(shù)、容量、出力上下限、平均無故障時間MTTF、平均修復時 間MTTRW及耗量微增率；所述風電資源數(shù)據(jù)包括風電機組出力及其對應的時段；所述時序 負荷數(shù)據(jù)為按時間順序排列的逐小時負荷。
[00巧]步驟2中是根據(jù)隨機生產(chǎn)模擬過程中機組的不同運行狀態(tài)、帶基荷的狀況W及分 段機組容量來建立四種機組模型；
[0026] 所述基荷機組模型：表示一臺W額定容量在基荷運行的不分段連續(xù)運行機組；
[0027] 所述啟停調(diào)峰機組模型：表示一臺W額定容量在基荷W上做調(diào)峰運行的不分段間 歇運行機組；
[0028] 所述壓負荷調(diào)峰機組模型：表示一臺第一分段W最小技術(shù)出力在基荷運行，第二 分段在基荷W上做調(diào)峰運行的分段連續(xù)運行機組；
[0029] 所述兩分段啟停調(diào)峰機組模型：表示一臺兩個分段均在基荷W上做調(diào)峰運行的分 段間歇運行機組。
[0030] 步驟5中所述第η次風電接納量W。按如下步驟獲得：
[0031] 步驟a、設(shè)定變量t，并初始化t= 1 ;將初步修正時序負荷曲線Load2在t時刻的 負荷值記為Load2t;
[0032] 步驟b、判斷η= 1是否成立，若成立，則轉(zhuǎn)步驟C;否則，轉(zhuǎn)步驟d;
[0033] 步驟C、判斷t時刻是否滿足：Load2t-強迫出力〉=風電機組發(fā)電量；
[0034] 若滿足，則令t時刻的風電接納量=風電機組發(fā)電量；否則，令t時刻風電接納量 =Load2t-強迫出力；轉(zhuǎn)步驟f;
[0035] 步驟t W λ為棄風比率；判斷t時刻是否滿足：Load2t-(強迫出力+λ X風電裝 機容量Xη)〉=風電機組發(fā)電量；
[0036] 若滿足，則令t時刻風電接納量=風電機組發(fā)電量；否則，轉(zhuǎn)步驟e;
[0037] 步驟e、判斷Load2t-(強迫出力+λX風電裝機容量Xn)〉0是否成立，若成立，貝U 令t時刻風電接納重=Load2t-(強迫出力+λX風電裝機谷重Xη);否則，令t時刻風電 接納量=風電機組發(fā)電量；
[003引步驟f、判斷t=T是否成立，若成立，則表示獲得第η次風電接納量W。;否則，將t+1賦值給t，并返回步驟b。
[0039] 步驟9中是按如下步驟判斷是否需要重新修正風電：
[0040] 步驟（1)、判斷i> 1且第i次投運發(fā)電機后的總投運容量大于所述電力系統(tǒng)的 最大負荷是否成立，若成立，則選擇耗量微增率最小的機組或機組分段進行投運，并轉(zhuǎn)步驟 (7);否則，轉(zhuǎn)步驟似；
[0041] 步驟（2)、判斷所有未投運的機組中是否還有強迫出力機組或機組分段，若有，貝U 選取耗量微增率最小的強迫出力機組或機組分段進行投運，并轉(zhuǎn)步驟（7);否則，轉(zhuǎn)步驟 (3);
[0042]步驟（3)、判斷是否滿足所述電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用約束和爬坡約束條件，若滿足， 則轉(zhuǎn)步驟巧）；否則，轉(zhuǎn)步驟（4);
[0043]步驟（4)、判斷所有未投運的機組中是否存在分段機組的第一分段，若存在，則選 取耗量微增率最小的第一分段進行投運，并轉(zhuǎn)步驟（7);否則，表示需要重新修正風電；
[0044] 步驟巧）、查找所有未投運的機組中耗量微增率最小的機組或機組分段，判斷該機 組或機組分段是否為分段機組的第二分段；若是，則轉(zhuǎn)步驟化）；否則，轉(zhuǎn)步驟（7);
[0045] 步驟化）、對所述電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和爬坡容量進行預修正，并判斷是否滿 足預修正后的旋轉(zhuǎn)備用約束和爬坡約束條件，若滿足，則投入分段機組的第二分段，并轉(zhuǎn)步 驟（7);否則，則在排除最小比耗量機組為分段機組的第二分段的情況下，轉(zhuǎn)步驟巧）；
[0046] 步驟（7)、表示不需要重新修正風電。
[0047] 步驟9中所述電力系統(tǒng)的約束條件包括如式（1)和式似所示的旋轉(zhuǎn)備用約束和 爬坡約束的：
[0050] 式（1)和式似中：表示第i次投運發(fā)電機組后所述電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用 容量；SPR。為系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量需求；Δ?;,，(Δ^表