一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法，其步骤：1)获取电力系统中发电机各机组容量及强迫停运率；2)计算电力系统中机组停运容量表；3)计算系统可靠性函数；4)获取评估目标年小时级负荷曲线、电力系统风电场总装机容量以及评估目标年小时级风电场出力曲线；5)设置风电容量可信度初始值；6)计算各小时权重因子；7)计算本次迭代的风电容量可信度；8)根据本次迭代得到的风电容量可信度计算结果以及上一次迭代的容量可信度计算结果，判断迭代是否收敛，若迭代收敛，则本次迭代为风电容量可信度计算结果，否则返回第6)。本发明专利技术计算误差较小，能在各种电力系统及风电条件下精确计算风电容量可信度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法
本专利技术涉及电力系统分析领域，特别是关于一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法。
技术介绍
一般风电出力具有随机性强、波动剧烈、出力难以控制的特点。相比水电、火电等常规机组，风电机组无法随时提供与其容量相当的发电能力，因而在电力规划中无法与常规机组同等对待。风电容量可信度的概念描述的是在相同可靠性前提下，风电机组可以替代的常规机组的容量大小。风电容量可信度在风电随机性与传统电力规划模型中架起了一道桥梁，使难以控制的、包含间歇性与随机性特点的风电参与传统的电力规划分析与计算成为可能。研究风电容量可信度，对电力规划中电力平衡、合理备用率选取、容量电价补偿等方面具有重要意义。风电容量可信度的精确定义是：设系统中风电容量为Cn，其余常规机组装机容量为Cr，此时电力系统的电量不足期望值(EENS)为R1，去掉电力系统中的风电，而加入100％可靠的虚拟机组，容量为Cv，此时电力系统的电量不足期望值(EENS)为R2，若有R1＝R2，则风电容量可信度λ＝Cv/Cn。可见，风电容量可信度的概念将可靠性不同的机组容量转化到了统一的可靠性尺度上，使电力系统容量充裕度评估更加精确客观。风电可信容量计算的核心是发电充裕度评估，因此其主要计算方法也来自发电充裕度评估方法，例如卷积法、蒙特卡洛法、马尔科夫链法以及序列运算法等。由于可信容量的计算要通过多次充裕度计算进行迭代求解，因此存在运算量较大的问题，如何提高计算效率，提出简化算法也成为其研究热点。为此，有学者提出了峰荷平均负荷率法以及一些经验公式，但是这些计算方法存在计算误差较大，假设条件比较苛刻的问题，难以广泛应用于大规模实际电力系统的计算分析。因此，需要一套快速、准确的风电容量可信度计算方法，以适应实际电力系统规划及风电场规划的需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种可以在各种电力系统以及风电条件下，能快速计算，并且计算误差较小的基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法，其包括以下步骤：1)获取电力系统中发电机关键参数Pi和ri，i＝1,2,...,G；其中G为电力系统中发电机组的数量，Pi为第i台机组的装机容量，ri为第i台机组的强迫停运率；2)根据各机组容量Pi及其强迫停运率ri计算电力系统中机组停运容量表C(d)，d表示负荷水平，3)根据机组停运容量表C(d)，计算系统可靠性函数；4)获取评估目标年小时级负荷曲线dt，t＝1,2,...,8760，能通过负荷预测方法实现；获取电力系统风电场总装机容量W以及评估目标年小时级风电场出力曲线wt，wt通过统计风电场历史出力，或通过风电场出力模拟方法生成；5)根据风电场出力曲线wt及其总装机容量，设置风电容量可信度初始值：设置迭代次数j＝0；6)根据小时级负荷曲线dt、小时级风电场出力曲线wt、以及步骤3)中得到的系统可靠性函数f(d)、风电场总装机容量W、以及上一次迭代中计算得到风电容量可信度λj-1，计算各小时权重因子kt为：7)根据小时级风电场出力曲线wt，风电场总装机容量W以及步骤6)计算得到的各小时权重因子kt，计算本次迭代的风电容量可信度λj：8)根据本次迭代得到的风电容量可信度计算结果λj以及上一次迭代的容量可信度计算结果λj-1，判断迭代是否收敛，判断公式为|(λj-λj-1)/λj|≤ε，其中ε为迭代收敛判定标准，其为预先设定值；若迭代收敛，则λj为风电容量可信度计算结果，否则令j＝j+1，返回步骤6)重新计算各小时权重因子。所述步骤3)中，所述系统可靠性函数为电力不足期望值指标f(d)与负荷水平d之间的函数关系公式，其为：计算采用数值梯形积分方法，取积分步长为Δd，数值梯形积分的公式为：N为的最大整数。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术由于避免了传统风电容量可信度计算中的随机采样环节，此随机采样环节，计算消耗很大，因而提高了风电容量可信度的计算效率，进而为电力系统规划以及风电场规划中风电容量可信度的评估提供快速的计算方法。2、本专利技术提出的方法由于在推导过程中没有进行简化与假设，因此本方法对电力系统以及风电场具有一定的普适性，能够在各种电力系统以及风电条件下精确计算风电容量可信度。附图说明图1是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统机组停运容量表示意图；图2是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统机组停运容量表对数坐标示意图；图3是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统可靠性函数示意图；图4是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统全年小时级(8760点)负荷曲线示意图；图5是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统全年小时级(8760点)风电出力曲线示意图；图6是本专利技术实施例中IEEERTS-79电力系统风电可信容量各次迭代结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提供一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法，其包括以下步骤：1)获取电力系统中发电机关键参数，包括：Pi，ri，i＝1,2,...,G。其中G为电力系统中发电机组(不包括风电场)的数量，Pi为第i台机组的装机容量、ri为第i台机组的强迫停运率，此处机组强迫停运率指机组长期强迫停运率，可由机组一年中不可用的天数占一年中总天数的比例确定；2)根据各机组容量Pi及其强迫停运率ri计算电力系统中机组停运容量表(CapacityOutageProbabilityTable)本专利技术涉及到的机组停运容量表的计算为已有技术。机组停运容量表表示由于机组停运而引起系统可用机组容量的概率分布，可记为其中d表示负荷水平，其取值范围是0至系统总装机容量。C(d)表示系统机组可用容量等于d的概率，该概率根据各机组容量以及机组随机停运率依次经过卷积计算得到，卷积离散化间隔取为1MW。实际计算中机组停运容量表的表现形式为一个具有两列、多行的表格，第一列为机组可用容量，第二列为各可用容量对应的概率，行数取决于系统机组数量及最大负荷。3)根据机组停运容量表C(d)，计算系统可靠性函数，即电力不足期望值(EENS)指标f(d)与负荷水平d之间的函数关系公式，其为：计算采用数值梯形积分方法，取积分步长为Δd，数值梯形积分的公式为：式中，N为的最大整数。4)获取评估目标年小时级负荷曲线dt，t＝1,2,...,8760，可通过负荷预测方法实现。获取电力系统风电场总装机容量W以及评估目标年小时级风电场出力曲线wt，wt可通过统计风电场历史出力，或通过风电场出力模拟方法生成；5)根据风电场出力曲线wt及其总装机容量，设风电容量可信度初始值为：设置迭代次数j＝0；6)根据小时级负荷曲线dt、小时级风电场出力曲线wt、以及步骤3)中得到的系统可靠性函数f(d)、风电场总装机容量W、以及上一次迭代中计算得到风电容量可信度λj-1，计算各小时权重因子kt：7)根据小时级风电场出力曲线wt，风电场总装机容量W以及步骤6)计算得到的各小时权重因子kt，计算本次迭代的风电容量可信度λj，公式为：8)根据本次迭代得到的风电容量可信度计算结果λj以及上一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法，其包括以下步骤：1)获取电力系统中发电机关键参数Pi和ri，i＝1,2,...,G；其中G为电力系统中发电机组的数量，Pi为第i台机组的装机容量，ri为第i台机组的强迫停运率；2)根据各机组容量Pi及其强迫停运率ri计算电力系统中机组停运容量表C(d)，d表示负荷水平，3)根据机组停运容量表C(d)，计算系统可靠性函数；4)获取评估目标年小时级负荷曲线dt，t＝1,2,...,8760，能通过负荷预测方法实现；获取电力系统风电场总装机容量W以及评估目标年小时级风电场出力曲线wt，wt通过统计风电场历史出力，或通过风电场出力模拟方法生成；5)根据风电场出力曲线wt及其总装机容量，设置风电容量可信度初始值：设置迭代次数j＝0；6)根据小时级负荷曲线dt、小时级风电场出力曲线wt、以及步骤3)中得到的系统可靠性函数f(d)、风电场总装机容量W、以及上一次迭代中计算得到风电容量可信度λj‑1，计算各小时权重因子kt为：kt=f(dt-wt)-f(dt-λj-1W)λj-1W-wt;]]>7)根据小时级风电场出力曲线wt，风电场总装机容量W以及步骤6)计算得到的各小时权重因子kt，计算本次迭代的风电容量可信度λj：λj=Σt=18760[ktΣt=18760wtW];]]>8)根据本次迭代得到的风电容量可信度计算结果λj以及上一次迭代的容量可信度计算结果λj‑1，判断迭代是否收敛，判断公式为|(λj‑λj‑1)/λj|≤ε，其中ε为迭代收敛判定标准，其为预先设定值；若迭代收敛，则λj为风电容量可信度计算结果，否则令j＝j+1，返回步骤6)重新计算各小时权重因子。...

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性函数的风电容量可信度的快速计算方法，其包括以下步骤：1)获取电力系统中发电机关键参数Pi和ri，i＝1,2,...,G；其中G为电力系统中发电机组的数量，Pi为第i台机组的装机容量，ri为第i台机组的强迫停运率；2)根据各机组容量Pi及其强迫停运率ri计算电力系统中机组停运容量表C(d)，d表示负荷水平，3)根据机组停运容量表C(d)，计算系统可靠性函数；所述系统可靠性函数为电力不足期望值指标f(d)与负荷水平d之间的函数关系公式，其为：计算采用数值梯形积分方法，取积分步长为Δd，数值梯形积分的公式为：N为的最大整数；4)获取评估目标年小时级负荷曲线dt，t＝1,2,...,8760，能通过负荷预测方法获得；获取电力系统风电场总装机容量W以及评估目标年小时级风电场出力曲线wt，wt通过统计风电场历史出力，或通过风电场出力模拟方法生成；5)根据风电场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，张宁，王智冬，王帅，史锐，宁辽逸，宋颖巍，刘岩，宋卓然，
申请(专利权)人：国家电网公司，清华大学，国网北京经济技术研究院，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11