一種風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電并網(wǎng)加大了系統(tǒng)充?？刂频某杀?。儲能系統(tǒng)能夠快速、精確地控制功率輸出， 在電力系統(tǒng)瞬時充裕度控制中具有重要的作用。
[0003] 目前常采用概率性方法評估電力系統(tǒng)充裕度，如通過計算失負荷概率L0LP，失負 荷期望等指標來衡量系統(tǒng)的充裕性，但這些指標僅衡量系統(tǒng)處于風(fēng)險狀態(tài)的充裕性，不夠 全面，不能完全體現(xiàn)系統(tǒng)的實際運情況，因此充裕度指標不夠科學(xué)，而且現(xiàn)有方法未能計及 儲能電池接入系統(tǒng)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法， 計及儲能電池接入系統(tǒng)的情況，該方法基于Well-being理論劃分系統(tǒng)狀態(tài)，計算得到的各 狀態(tài)下的充裕度指標更科學(xué)，更能反映實際系統(tǒng)的運行情況。
[0005] 進一步根據(jù)概率性指標計算電力系統(tǒng)的充裕度，計算得到的各狀態(tài)下的充裕度指 標更科學(xué)，更能反映實際系統(tǒng)的運行情況。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法， 包括步驟：
[0007] 步驟1 :獲取包括發(fā)電機臺數(shù)及額定功率、儲能電池能量容量及功率容量、網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)及參數(shù)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，設(shè)置仿真年數(shù)；
[0008] 步驟2 :根據(jù)發(fā)電機組及輸電設(shè)備的強迫停運率，確定各元件在各狀態(tài)的持續(xù)時 間，形成各元件狀態(tài)持續(xù)時間表，進而得到整個系統(tǒng)的狀態(tài)持續(xù)時間表；
[0009] 步驟3 :對狀態(tài)持續(xù)時間表進行等間隔抽樣，設(shè)置i = 1 ;
[0010] 步驟4 :抽取第i個小時的系統(tǒng)狀態(tài)，利用威布爾分布產(chǎn)生當前小時的風(fēng)速，并計 算得到風(fēng)電場輸出功率；
[0011] 步驟5 :對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進行廣度優(yōu)先搜索，判斷系統(tǒng)是否存在解列；
[0012] 步驟6 :若當前時刻系統(tǒng)或者解列后的子系統(tǒng)中總發(fā)電量小于子系統(tǒng)總負荷量， 則儲能電池放電；
[0013] 步驟7:若儲能電池放電后發(fā)電功率仍不足，或線路容量越限，則進行就近減負 荷；
[0014] 步驟8 :記錄系統(tǒng)當前時刻的負荷削減量，若負荷削減量不為零，則判定系統(tǒng)狀態(tài) 為風(fēng)險狀態(tài)；
[0015] 步驟9 :根據(jù)當前時刻儲能電池接入節(jié)點需求發(fā)電量與最大發(fā)電量差額來修正儲 能電池的充放電功率；
[0016] 步驟10 :若系統(tǒng)處于非風(fēng)險狀態(tài)，則進行N-I準則校驗，以區(qū)分系統(tǒng)處于邊界狀態(tài) 還是健康狀態(tài)；
[0017] 步驟11 :將i = i+Ι，并返回步驟4,直至抽樣結(jié)束；
[0018] 步驟12 :根據(jù)統(tǒng)計得到的系統(tǒng)處于各狀態(tài)的次數(shù)及各時刻削負荷量，得到系統(tǒng)充 裕度指標：風(fēng)險狀態(tài)概率匕、邊界狀態(tài)概率Pni、健康狀態(tài)的概率P h及失負荷期望EENS。
[0019] 實施本發(fā)明，具有如下有益效果：本發(fā)明基于Well-being理論將確定性準則與概 率方法相結(jié)合，其采用確定性方法將系統(tǒng)運行狀態(tài)分為健康狀態(tài)、邊界狀態(tài)和風(fēng)險狀態(tài)，再 采用概率方法評估系統(tǒng)充裕度。系統(tǒng)狀態(tài)的劃分不僅計及了發(fā)電系統(tǒng)的充裕性，還能計及 輸電系統(tǒng)的充裕性。計算得到的各狀態(tài)下的充裕度指標更科學(xué)，更能反映實際系統(tǒng)的運行 情況?；谠摮湓６戎笜朔治隽孙L(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)充裕性的影響，儲能對含風(fēng)電并網(wǎng)的 電力系統(tǒng)瞬時充裕度控制的作用。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1是本發(fā)明提供的風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法的一個實施例的流程示 意圖；
[0022] 圖2是接入風(fēng)電場及儲能電池的RRBTS6系統(tǒng)圖；
[0023] 圖3是未接入風(fēng)電場及儲能電池的RRBTS6系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025] 實施例1
[0026] 圖1是本發(fā)明提供的風(fēng)儲混合電力系統(tǒng)充裕度評估方法的一個實施例的流程示 意圖，如圖1所示，包括步驟：
[0027] 步驟1 :獲取包括發(fā)電機臺數(shù)及額定功率、儲能電池能量容量及功率容量、網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)及參數(shù)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，設(shè)置仿真年數(shù)。
[0028] 其中，仿真系統(tǒng)采用RRBTS6系統(tǒng)，如圖2所示。仿真中所用風(fēng)速數(shù)據(jù)由風(fēng)電場實 測數(shù)據(jù)得到，擬合可得雙參數(shù)威布爾分布尺度參數(shù)c = 7. 3273,形狀參數(shù)k = 2. 1220。風(fēng) 電機組的單機容量為2MW，切入、額定和切出風(fēng)速分別為3m/s、12m/s以及22m/s，并設(shè)置風(fēng) 電機接入臺數(shù)以10臺（20MW)為步長增加至60(120Mff)臺，儲能電池能量容量取為40Mffh， 功率容量取為IOMff，序貫蒙特卡洛仿真年數(shù)為200年。
[0029] 步驟2 :根據(jù)發(fā)電機組及輸電設(shè)備的強迫停運率，確定各元件在各狀態(tài)的持續(xù)時 間，形成各元件狀態(tài)持續(xù)時間表，進而得到整個系統(tǒng)的狀態(tài)持續(xù)時間表。
[0030] 具體的，所述步驟2具體包括步驟：
[0031] 根據(jù)發(fā)電機組及輸電設(shè)備的強迫停運率，確定各元件在各狀態(tài)的持續(xù)時間，形成 各元件狀態(tài)持續(xù)時間表；
[0032] 通過對各元件狀態(tài)持續(xù)時間表進行序貫蒙特卡洛法抽樣形成整個系統(tǒng)的狀態(tài)持 續(xù)時間表。
[0033] 步驟3 :對狀態(tài)持續(xù)時間表進行等間隔抽樣，即每年抽取8736個時間點，設(shè)置i = 1〇
[0034] 步驟4 :抽取第i個小時的系統(tǒng)狀態(tài)，利用威布爾分布產(chǎn)生當前小時的風(fēng)速，并計 算得到風(fēng)電場輸出功率。
[0035] 具體的，所述步驟4具體包括步驟：
[0036] 抽取第i個小時的系統(tǒng)狀態(tài)；
[0037] 根據(jù)其中的實測風(fēng)速計算得到雙參數(shù)威布爾分布尺度參數(shù)及形狀參數(shù)，確定當前 時刻的隨機風(fēng)速V ;具體的，本實施例中，生成在[0, 1]上服從均勻分布的隨機數(shù)γ，利用威 布爾分布
產(chǎn)生該小時的風(fēng)速；
[0038] 根據(jù)所述隨機風(fēng)速V計算得到風(fēng)電場輸出功率Pw，其中，
[0040] 式中，Vp vdP V。分別為風(fēng)電機組的切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速，P A風(fēng)電機 組的額定功率，M為風(fēng)電機臺數(shù)。
[0041] 步驟5 :對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進行廣度優(yōu)先搜索，判斷系統(tǒng)是否存在解列。
[0042] 步驟6 :若當前時刻系統(tǒng)或者解列后的子系統(tǒng)中總發(fā)電量小于子系統(tǒng)總負荷量， 則儲能電池放電。
[0043] 其中，儲能電池在t時段的充電功率Pt。和放電功率P t_d。為：
[0046] 式中，Λ P = Pst-Pu為系統(tǒng)的功率差額，P st= P e+Pw，P。為常規(guī)機組發(fā)電量，P w為風(fēng) 電場輸出功率，Pu為t時刻系統(tǒng)負荷總額；Em和Eni分別為儲能電池的最大、最小荷電量，且 Em= E，E "= 0. 2E，E為儲能電池能量容量，E t i為儲能電池在t-Ι時刻的荷電量；Λ T表示 等間隔抽樣時間間隔，取為1小時為儲能電池最大充放電功率，且Ρ_= ΕΛ4 Λ Τ)。
[0047] 步驟7:若儲能電池放電后發(fā)電功率仍不足，或線路容量越限，則進行就近減負 荷。
[0048] 步驟8 :記錄系統(tǒng)當前時刻的負荷削減量，若負荷削減量不為零，則判定系統(tǒng)狀態(tài) 為風(fēng)險狀態(tài)。
[0049] 步驟9 :根據(jù)當前時刻儲能電池接入節(jié)點需求發(fā)電量與最大發(fā)電量差額來修正儲 能電池的充放電功率。
[0050] 具體的，步驟9具體包括步驟：
[0051] 獲取系統(tǒng)削負荷處理后，發(fā)電容量及總負荷量重新平衡后的最大發(fā)電量差額；
[0052] 根據(jù)儲能電池接入節(jié)點的最大發(fā)電容量及平衡后需求的最大發(fā)電容量差值修正 儲能電池的充放電功率，修正后儲能電池在t時段的充放電功率為
[0055] 式中，ΛΡ' = IPti-Pt/ I為儲能電池接入節(jié)點的最大發(fā)電容量與需求的發(fā)電容量差 值，Pt;= P jPw，Pt/為t時刻儲能電池接入節(jié)點需求發(fā)電量。
[0056] 步驟10 :若系統(tǒng)處于非風(fēng)險狀態(tài)，則進行N-I準則校驗，以區(qū)分系統(tǒng)處于邊界狀態(tài) 還是健康狀態(tài)。
[0057] 其中，N-I準則校驗方法具體為依次斷開各發(fā)電機或輸電線路，若無失負荷情況發(fā) 生，則滿足N-I準則，為健康狀態(tài)，否則為邊界狀態(tài)。
[0058] 步驟11 :將i = i+Ι，并返回步驟4,直至抽樣結(jié)束。
[0059] 步驟12 :根據(jù)統(tǒng)計得到的系統(tǒng)處于各狀態(tài)的次數(shù)及各時刻削負荷量，得到系統(tǒng)充 裕度指標：風(fēng)險狀態(tài)概率匕、邊界狀態(tài)概率Pni、健康狀態(tài)的概率P h及失負荷期望EENS。
[0060] 當儲能電池能量容量為40Mffh，功率容量為IOMff時。在步驟1設(shè)置不同風(fēng)電注入 功率下，系統(tǒng)的充裕度結(jié)果見表1。
[0061] 表1不同風(fēng)電注入功率下系統(tǒng)充裕度
[0063] 在步驟1中將風(fēng)電并網(wǎng)容量設(shè)置為40麗(20臺機組），儲能電池能量容量從OMffh 以20Mffh的步長增長至120Mffh時，系統(tǒng)的充裕度結(jié)果見表2。
[0064] 表2不同儲能電池容量對系統(tǒng)充裕度的影響
[0065]
[0066] 從表中可以看出，采用本方法不僅能計及發(fā)電系統(tǒng)的充裕性，還能計及輸電系統(tǒng) 的充裕性，計算的充裕度結(jié)果更加合理。
[0067] 實施例2 :
[0068] 利用本方法對不含風(fēng)電及儲能電池的常規(guī)電力系統(tǒng)進行充裕度評估，本方法可用 于研究發(fā)輸電系統(tǒng)的