一种电力系统发电机组灵活性评价方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统发电机组灵活性评价方法。本发明专利技术包括求解发电机组综合静态指标与求解电源规划方案灵活性指标两大步骤，步骤A：对各发电机组固有技术灵活性特性TFCs进行归一化处理，在一定权重下将各类固有技术灵活性特性TFCs聚合为发电机组的综合静态指标；步骤B：确定各发电机组的工作状况，根据所有发电机组的综合静态指标以不同的权重求和得到电源规划方案的灵活性指标。本发明专利技术对每个技术灵活性特性分配以不同的权重，同时对机组综合静态指标进行修正，可以用于机组间或系统间的灵活性比较，在指示系统具有的灵活性方面更具参考意义。

A flexible evaluation method of generator set in power system

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统发电机组灵活性评价方法
本专利技术涉及电源规划领域，特别是针对灵活性评价指标，是一种用于电源规划的电力系统发电机组灵活性评价方法。
技术介绍
面对严峻的能源与气候问题，传统能源的发展方式将难以为继，需大力发展太阳能、风能、生物质能等可再生能源，推动能源清洁化、低碳化、智能化发展。现含高比例可再生能源的电力系统逐渐成为引起全球关注的未来典型场景。欧洲，美国，中国分别提出在2050年实现100％，80％，60％的可再生能源比例。《中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究》报告中提出，届时风电与太阳能发电将分别达到2396GW和2696GW的装机容量，发电量占比高达35.2％和28.35％。然而，随着间歇性可再生能源的接入，其出力的不确定性将从根本上改变系统的潮流分布。供需两侧波动性发生双重叠加，需要电力系统有更强的能力去响应负荷与电源的波动，这种能力即所谓的灵活性。如果系统的可用灵活性资源不足，无法跟随净负荷的变化，为了保证电力系统的可靠性，则需要适当弃风(弃光)或切负荷。但这二者都是我们要尽力避免的。目前中低比例可再生能源的阶段，我国内蒙古，东北，冀北地区的弃风、弃光率最高可达20％，远高于欧洲和美国5％的弃风率。而在未来的高比例可再生能源电力系统场景下，如果灵活性不足，会导致系统无法正常运行等严重后果。因此，深入研究高比例可再生能源电力系统下的灵活性平衡极具重要性与必要性。目前关于在电源规划过程中考虑灵活性的方法主要有两种，一是在容量裕度分析模块和生产成本模拟模块之间引入单独的灵活性分析模块，二是将灵活性供需平衡纳入电力系统生产模拟仿真，仿真结果可用于灵活性评价。但二者均存在不足之处：(1)现有的灵活性分析模块均是考虑系统能否满足由供需两侧的不确定性带来的灵活性需求，反映的是整个系统的灵活性，而对于元件灵活性，发电系统灵活性，输电系统灵活性则没有参考意义，也就是缺乏对灵活性资源全面协调规划的方法。(2)将灵活性供需平衡纳入电力系统生产模拟时序仿真中计算量大，无法揭示电力系统运行原理，且无法直观体现灵活性平衡。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于电源规划的电力系统发电机组灵活性评价方法，其对每个技术灵活性特性分配以不同的权重，同时对机组综合静态指标进行修正。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种电力系统发电机组灵活性评价方法，其包括求解发电机组综合静态指标与求解电源规划方案灵活性指标两大步骤，步骤A：对各发电机组固有技术灵活性特性TFCs进行归一化处理，在一定权重下将各类固有技术灵活性特性TFCs聚合为发电机组的综合静态指标；步骤B：确定各发电机组的工作状况，根据所有发电机组的综合静态指标以不同的权重求和得到电源规划方案的灵活性指标。进一步地，求解发电机组综合静态指标的过程中，采用Min-max法将各发电机组TFCs归一化，其公式如下：式中，tfci,c表示发电机组i的技术灵活性特性c，TFCi,c表示其归一化后的值；min(tfci,c)与max(tfci,c)分别表示技术灵活性特性c在所有发电机组中的最小值与最大值。经过归一化的计算，任一机组的TFCs都被转变为0至1的某值。进一步地，求解发电机组综合静态指标的过程中，采用层次分析法确定权重，层次分析法中用1-9的等级标度来表示一个技术灵活性特性相对于另一个技术灵活性特性的重要性程度，如果一共考虑N个技术灵活性特性，成对比较的所有组合后，会形成N×N的比较矩阵PCM，每个技术灵活性特性的权重通过对矩阵最大特征值对应的特征向量归一化后得到。进一步地，根据各类技术灵活性特性归一化的结果与其权重分配结果，将各类技术灵活性特性线性聚合为发电机组的综合静态指标，计算公式如下：式中：Flexi为发电机组i的综合静态指标，wc表示技术灵活性特性c的权重，cp代表与灵活性成正相关的技术灵活性特性的集合，cn代表与灵活性成负相关的技术灵活性特性的集合。进一步地，求解电源规划方案灵活性指标的过程中，确定各发电机组在净负荷曲线中的工作位置：基荷电源、腰荷电源或峰荷电源，并采用层次分析法给不同工作位置的电源以不同的权重。进一步地，将得到的规划方案中所有发电机组的综合静态指标采用权重求和，从而得到电源规划方案的灵活性指标，计算公式如下：式中，SystemFlexk表示系统k的灵活性指标，bs,ms,ps分别表示由基荷电源，腰荷电源，峰荷电源组成的集合，wb,wm,wp分别基荷电源，腰荷电源，峰荷电源的权重。进一步地，确定各发电机组在净负荷曲线中的工作位置的具体内容如下：由负荷序列与可再生能源出力序列相减得到净负荷曲线；根据各类机组的经济特性确定各机组在净负荷曲线中的工作位置：基荷电源，腰荷电源或峰荷电源。进一步地，为不同工作位置的电源分配权重的具体内容如下：采用层次分析法比较三种工作位置相互间的重要性程度，形成3×3的比较矩阵；对比较矩阵最大特征值对应的特征向量归一化后得到每个工作位置的权重。本专利技术具有的有益效果在于：(1)在机组的综合静态指标聚合为系统的灵活性指标的过程中，考虑了各类机组的工作状况，即在净负荷曲线上的工作位置，为不同的工作位置分配以不同的权重，相比由机组综合静态指标直接相加得到的指标，相当于对每个机组的综合静态指标进行了修正，在指示系统具有的灵活性方面更具参考意义。(2)归一化采用Min-max法，可以充分体现出机组的某个特性在整个系统中的排名，因为一个机组对于系统灵活性的贡献程度是有赖于系统中其他机组的，而Min-max标准化恰恰考虑了数据中的最大值和最小值，将系统中其他机组对于本机组灵活性贡献的影响内含于均一化后的值中。同时每个技术灵活性特性分配以不同的权重，体现了其对于机组整体灵活性能力贡献大小的不同。(3)本专利技术计算量小，物理意义明确，可以用于机组间或系统间的灵活性比较，充分表明了机组及整个系统的灵活性潜力，为含高比例可再生能源的电力系统电源规划提供参考意见。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术具体实施方式中改进后的RTS-79系统示意图；图3为本专利技术具体实施方式中的净负荷曲线。具体实施方式本专利技术提出的用于电源规划的发电机组灵活性评价方法，其流程如图1所示，下面结合实施例及附图对具体实施方式进一步的详细说明。1)对所有技术灵活性特性进行Min-max归一化处理。实施例采用单区域的IEEE标准算例RTS-79，对于系统所包含8种不同类型的26个发电机组进行灵活性评价，相当于对一种电源规划方案进行评价。实施例中考虑发电机组的八种技术灵活性特性，即最小稳定出力MSG，运行范围OR，最短开机时间MUT，最短关机时间MDT，上爬坡速率RU，下爬坡速率RD，开机时间SUT，关机时间SDT。首先对所有的技术灵活性特性进行Min-max归一化处理，其公式如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统发电机组灵活性评价方法，其特征在于，包括求解发电机组综合静态指标与求解电源规划方案灵活性指标两大步骤，/n步骤A：对各发电机组固有技术灵活性特性TFCs进行归一化处理，在一定权重下将各类固有技术灵活性特性TFCs聚合为发电机组的综合静态指标；/n步骤B：确定各发电机组的工作状况，根据所有发电机组的综合静态指标以不同的权重求和得到电源规划方案的灵活性指标。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统发电机组灵活性评价方法，其特征在于，包括求解发电机组综合静态指标与求解电源规划方案灵活性指标两大步骤，
步骤A：对各发电机组固有技术灵活性特性TFCs进行归一化处理，在一定权重下将各类固有技术灵活性特性TFCs聚合为发电机组的综合静态指标；
步骤B：确定各发电机组的工作状况，根据所有发电机组的综合静态指标以不同的权重求和得到电源规划方案的灵活性指标。


2.根据权利要求1所述的电力系统发电机组灵活性评价方法，其特征在于，求解发电机组综合静态指标的过程中，采用Min-max法将各发电机组TFCs归一化，其公式如下：



式中，tfci,c表示发电机组i的技术灵活性特性c，TFCi,c表示其归一化后的值；min(tfci,c)与max(tfci,c)分别表示技术灵活性特性c在所有发电机组中的最小值与最大值。


3.根据权利要求1或2所述的电力系统发电机组灵活性评价方法，其特征在于，求解发电机组综合静态指标的过程中，采用层次分析法确定权重，层次分析法中用1-9的等级标度来表示一个技术灵活性特性相对于另一个技术灵活性特性的重要性程度，如果一共考虑N个技术灵活性特性，成对比较的所有组合后，会形成N×N的比较矩阵PCM，每个技术灵活性特性的权重通过对矩阵最大特征值对应的特征向量归一化后得到。


4.根据权利要求2所述的电力系统发电机组灵活性评价方法，其特征在于，根据各类技术灵活性特性归一化的结果与其权重分配结果，将各类技术灵活性特性线性聚合为发电机组的综合静态指标，计算公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：张利军，孙黎滢，孙轶恺，谷纪亭，徐晨博，张茗洋，周明，朱旭，郭尊，黄锦华，孙可，袁翔，范明霞，李圆，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33