能效电厂的随机生产模拟计算方法技术

本发明专利技术涉及一种能效电厂的随机生产模拟计算方法，通过模拟故障状态和工作状态从而更精确地模拟大型光伏电站和风电场的出力，结合能效电厂这一“虚拟电厂”需求侧管理的创新，基于等效电量频率法计算电力系统的生产成本和机组的启停次数，同时，通过改变能效电厂某些时段的“出力”，寻找生产费用最小的场景，探究大型光伏风力发电与能效电厂的出力特性对电力系统运行的影响，具有方法简单、实用性强的优点。结合分层抽样和蒙特卡洛理论、缺电成本及机组动态费用计算模型，进一步提高计算结果的准确率，使模拟结果更加精确地反映实际情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产数据计算方法，特别涉及一种能效电厂的随机生产模拟计算方法。
技术介绍
大力发展太阳能、风力等可再生能源发电，提高它们的利用水平，已成为国家重要能源发展战略，未来电力系统结构形态将呈现高比例可再生能源发电并网及核电大规模接入的情境，大型集中式光伏风力发电是中国未来电力系统的重要组成部分，大规模光伏风力发电在中国未来的经济发展和能源结构调整中占有极其重要的地位。大规模光伏电站、风电场与大电网相联将对电力系统的随机规划、运行方式、系统可靠性产生巨大影响，同时，能效电厂作为电力需求侧的一种创新形式，在未来的电网中将会大规模引入。大型光伏电站和风电场的增长迅速，在电力系统中的比重逐年增大，它们的发电出力都受自然环境和其自身小型发电单元故障状态的影响巨大，相比常规发电机组，其出力具有随机性、波动性、间歇性。能效电厂的本质是在需求侧通过安装节能设备替换原有高耗能设备来减少电力供应，从而节约电力。在未来电力系统中，大规模的清洁能源接入和逐年增长的能效电厂将是同时存在的，这对于电力系统的电源规划、电网规划、运行模拟影响巨大。等效电量频率法是解决随机生产模拟计算的常用方法，通过将等效电量函数法和频率持续法相结合，可以兼顾卷积计算与负荷、新能源和能效电厂出力的时序特性，该计算方法不仅可以精确地计算电力系统的生产成本，而且可以评估光伏、风电、能效电厂的出力不确定性对系统的影响。
技术实现思路
本专利技术是针对随机生产模拟计算需要适应能效电厂新形式的问题，提出了一种能效电厂的随机生产模拟计算方法，大型光伏和风电场是电力系统中电源的一部分，属于电源侧；能效电厂的出力是通过设备和用电策略节省的功率，属于负荷侧。通过模拟设备的实时故障状态从而更精确地模拟大型光伏电站和风电场的出力，结合能效电厂这一“虚拟电厂”，基于等效电量频率法计算电力系统的生产成本，同时，通过改变能效电厂某些时段的“出力”，寻找生产费用最小的场景。本专利技术的技术方案为：一种能效电厂的随机生产模拟计算方法，具体包括如下步骤：1)根据设备元件的故障率和故障修复时间，基于分层抽样和蒙特卡洛原理，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型；2)录入实时数据，得到大型光伏电站和风电场的时序出力曲线；再在大型光伏电站和风电场基本出力模型和步骤1)所得大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型基础上，得到实时数据模拟大型光伏电站和风电场的混合时序出力曲线；利用模拟所得的混合时序出力曲线从原始时序出力曲线中剥离，得到含能效电厂的时序负荷曲线；3)根据能效电厂的运行特性，提出能效电厂的分时段出力模型，结合类型、容量和运行同时率，模拟得到能效电厂的出力曲线，进而得到净负荷曲线；4)根据等效电量频率法原理，结合电力市场下系统缺电成本和常规机组动态费用计算方法，计算电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用；5)改变可调节类能效电厂的投入容量，计算不同场景下电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用，寻找生产费用最小的场景。所述步骤1)具体步骤为：A1：按照大型光伏电站和风电场中参与发电的主要设备的串并联关系将不同设备分层，并标注每种设备的故障率和故障修复时间；B1：按照设备层级进行分层抽样，按照故障率对每层设备进行蒙特卡洛抽样，结合故障修复时间，修正故障设备的实时状态，得到电站中各个设备的实时故障状态信息；C1：将电站中各个设备的实时故障状态信息依据层级进行整合，降低电站的维数，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型。所述步骤3)具体步骤为：A3：将能效电厂根据运行特性分为确定性EPP、随机性EPP、削峰填谷类EPP和可中断类EPP，分别用EPP1、EPP2、EPP3和EPP4表示，其中，确定性EPP的出力是确定的，随机性EPP的出力具有随机性，削峰填谷类EPP包括削峰类EPP和填谷类EPP，其出力具有削峰填谷的特性，可中断类EPP的设备会在特定的时间段内停止运行，4类EPP的出力模型如下：EPP1或EPP2的出力模型：式中，为EPP1或EPP2的实时出力，λt为能效电厂的投运率；αt.d.or.r为EPP1或EPP2设备的运行同时率；PEPP.d.or.r为EPP1或EPP2的理论容量；EPP3的出力模型：式中，为EPP3的实时出力，αt.1、αt.2分别为削峰类和填谷类EPP设备的运行同时率；t1、t2分别为高峰时段的开始时间和结束时间；PEPP.1、PEPP.2分别为削峰类和填谷类EPP的理论容量；EPP4的出力模型：式中，为EPP4的实时出力，t3、t4分别为EPP4的开始时间和结束时间；PEPP.3为EPP4的理论容量；B3：根据不同能效电厂的运行特性，提出能效电厂的分时段出力模型，模型如下C3：将能效电厂的实时出力曲线从步骤2)得到的含能效电厂的时序负荷曲线中剥离得到净负荷曲线。本专利技术的有益效果在于：本专利技术能效电厂的随机生产模拟计算方法，通过模拟故障状态和工作状态从而更精确地模拟大型光伏电站和风电场的出力，结合能效电厂这一需求侧管理的创新，基于等效电量频率法计算电力系统的生产成本和机组的启停次数，同时，通过改变能效电厂某些时段的“出力”，寻找生产费用最小的场景，探究大型光伏风力发电与能效电厂的出力特性对电力系统运行的影响，具有方法简单、实用性强的优点。结合分层抽样和蒙特卡洛理论、缺电成本及机组动态费用计算模型，进一步提高计算结果的准确率，使模拟结果更加精确地反映实际情况。附图说明图1为本专利技术含能效电厂的随机生产模拟计算方法步骤框图；图2为本专利技术含能效电厂的随机生产模拟计算方法步骤流程图；图3为本专利技术实施例的大型光伏电站结构图；图4为本专利技术实施例的大型风电场结构图；图5为本专利技术实施例的算例结果图。具体实施方式如图1和2所示含能效电厂的随机生产模拟计算方法步骤框图和流程图，方法包括以下步骤：S1根据设备元件的故障率和故障修复时间，基于分层抽样和蒙特卡洛原理，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型；S2结合实时数据模拟大型光伏电站和风电场的混合时序出力曲线，将其从原始时序负荷曲线中剥离得到含能效电厂的时序负荷曲线；S3根据能效电厂的运行特性，提出能效电厂的分时段出力模型，结合类型、容量和运行同时率，模拟得到能效电厂的出力曲线，进而得到净负荷曲线；S4根据等效电量频率法原理，结合电力市场下系统缺电成本和常规机组动态费用计算方法，计算电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用；S5改变可调节类能效电厂的投入容量，计算不同场景下电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用。步骤S1中根据设备元件的故障率和故障修复时间，基于分层抽样和蒙特卡洛原理，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型，其具体步骤为：步骤S11：按照大型光伏电站和风电场中参与发电的主要设备的串并联关系将不同设备分层，并标注每种设备的故障率和故障修复时间；步骤S12：按照设备层级进行分层抽样，按照故障率对每层设备进行蒙特卡洛抽样，结合故障修复时间，修正故障设备的实时状态，得到电站中各个设备的实时故障状态信息；步骤S13：将电站中各个设备的实时故障状态信息依据层级进行整合，降低电站的维数，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能效电厂的随机生产模拟计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)根据设备元件的故障率和故障修复时间，基于分层抽样和蒙特卡洛原理，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型；2)录入实时数据，得到大型光伏电站和风电场的时序出力曲线；再在大型光伏电站和风电场基本出力模型和步骤1)所得大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型基础上，得到实时数据模拟大型光伏电站和风电场的混合时序出力曲线；利用模拟所得的混合时序出力曲线从原始时序出力曲线中剥离，得到含能效电厂的时序负荷曲线；3)根据能效电厂的运行特性，提出能效电厂的分时段出力模型，结合类型、容量和运行同时率，模拟得到能效电厂的出力曲线，进而得到净负荷曲线；4)根据等效电量频率法原理，结合电力市场下系统缺电成本和常规机组动态费用计算方法，计算电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用；5)改变可调节类能效电厂的投入容量，计算不同场景下电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用，寻找生产费用最小的场景。

【技术特征摘要】
1.一种能效电厂的随机生产模拟计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)根据设备元件的故障率和故障修复时间，基于分层抽样和蒙特卡洛原理，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型；2)录入实时数据，得到大型光伏电站和风电场的时序出力曲线；再在大型光伏电站和风电场基本出力模型和步骤1)所得大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型基础上，得到实时数据模拟大型光伏电站和风电场的混合时序出力曲线；利用模拟所得的混合时序出力曲线从原始时序出力曲线中剥离，得到含能效电厂的时序负荷曲线；3)根据能效电厂的运行特性，提出能效电厂的分时段出力模型，结合类型、容量和运行同时率，模拟得到能效电厂的出力曲线，进而得到净负荷曲线；4)根据等效电量频率法原理，结合电力市场下系统缺电成本和常规机组动态费用计算方法，计算电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用；5)改变可调节类能效电厂的投入容量，计算不同场景下电力系统的可靠性指标和常规机组的启停次数、总费用及各项费用，寻找生产费用最小的场景。2.根据权利要求1所述能效电厂的随机生产模拟计算方法，其特征在于，所述步骤1)具体步骤为：A1：按照大型光伏电站和风电场中参与发电的主要设备的串并联关系将不同设备分层，并标注每种设备的故障率和故障修复时间；B1：按照设备层级进行分层抽样，按照故障率对每层设备进行蒙特卡洛抽样，结合故障修复时间，修正故障设备的实时状态，得到电站中各个设备的实时故障状态信息；C1：将电站中各个设备的实时故障状态信息依据层级进行整合，降低电站的维数，建立大型光伏电站和风电场的实时故障状态模型。3.根据权利要求2所述能效电厂的随机生产模拟计算方法，其特征在于，所述步骤3)具体步骤为：A3：将能...

【专利技术属性】
技术研发人员：范宏，左路浩，马莲，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31