CN104253448A - 基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法。该方法改进了现有评估方法按机组全开的假设前提，依据机组启停计划进行系统的实时可靠性评估，并对各时段发电机开机组合进行灵敏度分析，从而为启停计划调整提供决策辅助和技术支撑，克服了目前对调度规则不精确建模的问题，尤其适用于调度运行阶段。

Description

基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法

技术领域

本发明属于电力系统风险评估领域，涉及发输电系统的可靠性评估，尤其是一种基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法。

背景技术

常规发输电可靠性评估方法是按照机组全部开机，备用容量为最大值进行评估。然而，实际电力系统调度规则中，机组开机计划会随着负荷的变化而变化，具有不确定性。此时，若再利用最大备用容量对电力系统进行可靠性定量评估，评估结果仅仅是对充裕度的评价，从而导致运行与调度实际情况存在较大的偏差；另外，发电机开机计划中不同的开机组合也具有不同水平的可靠性，若对不同开机组合状态进行灵敏度分析，则能够进一步提升系统可靠性，为发电计划调整提供决策辅助。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，以实现对不同调度规则下的发输电系统进行实时可靠性评估。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，主要包括以下步骤：

①针对研究时段T，获取计算初始数据；

②根据机组启停计划，应用发输电系统可靠性评估方法，按照时序对每个时段进行评估，一个时段内选取最大负荷和最小负荷两种运行工况；

③逐个改变各机组的开停机状态，进行灵敏度分析；

④对NG组灵敏度参数排序，分析薄弱环节，并进入下一时段，循环步骤②③，直到完成所有时段的计算。

所述计算初始数据包含负荷预测曲线模型、元件可靠性参数、机组启停计划及电网结构(等)。

步骤②可靠性评估方法中的负荷削减模型采用基于直流潮流的最优潮流模型。

步骤③逐个改变发电机的开停机状态，重新计算可靠性指标和灵敏度指标。

所述可靠性指标为负荷削减概率、期望缺供电量、负荷削减频率和负荷削减平均持续时间。

所述灵敏度指标定义为

$a_{k\_j}=\frac{{\mathrm{PLC}}_{k\_j}-{\mathrm{PLC}}_k}{P};b_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EENS}}_{k\_j}-{\mathrm{EENS}}_k}{P};$

$c_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EFLC}}_{k\_j}-{\mathrm{EFLC}}_k}{P};d_{k\_j}=\frac{{\mathrm{ADLC}}_{k\_j}-{\mathrm{ADLC}}_k}{P}.$

步骤④对同一时段内NG组灵敏度参数排序，找出薄弱环节，给出开机计划调整建议，判断是否为第N时段，否则循环步骤②③直至分析至最后一个时段。

针对常规发输电系统可靠性评估无法考虑机组实时运行状态的问题，发明人设计建立了一种基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法。该方法改进了现有评估方法按机组全开的假设前提，依据机组启停计划进行系统的实时可靠性评估，并对各时段发电机开机组合进行灵敏度分析，从而为启停计划调整提供决策辅助和技术支撑，克服了目前对调度规则不精确建模的问题，尤其适用于调度运行阶段。

附图说明

图1是本发明基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法的流程图。

图2是机组启停机计划与负荷曲线关系图。

图3是应用实例中某省级电网某日机组启停计划，图中：1在运机组最大出力，2负荷需求，3在运机组最小出力。

图4是应用实例中LOLP指标灵敏度系数排序，图中：(左柱)、(右柱)。

图5是应用实例中BENS指标灵敏度系数排序，图中：(左柱)、(右柱)。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法主要包括以下四个步骤：

Step 1：确定研究时间范围0～T，获取该时段内的机组启停计划、负荷预测曲线模型、元件可靠性参数和电网结构数据，将启停计划相同的时刻合并为一个时段进行分析，共得到N个时段，k＝1、2…N，令k初始值为1。已获取到的机组启停计划与负荷曲线的关系如图2所示。

Step 2：选取第k时段内最大负荷和最小负荷两种运行工况进行可靠性分析，负荷削减模型采用基于直流潮流的最优潮流模型。

Step 2.1：在第k时段内确定最大负荷P_{k_max}和最小负荷P_{k_min}，确定两种运行工况；

Step 2.2：应用发输电系统可靠性评估方法，对两种工况分别进行可靠性指标计算，主要使用以下几个指标：

(a)负荷削减概率PLC

(b)期望缺供电量EENS

(c)负荷削减频率EFLC

(d)负荷削减平均持续时间ADLC

Step 3：在第k时段内，逐个改变NG台发电机的开停机状态，重新进行可靠性评估，由新的可靠性指标与初始可靠性指标计算得出灵敏度参数。

Step 3.1：设发电机总数为NG，改变第j台发电机的开停机状态，即停掉处于开机状态的发电机或开机处于停机状态的发电机；

Step 3.2：重复Step2，对NG个开机组合状态逐个进行可靠性评估，计算出第j个开机组合状态对应的可靠性指标PLC_{k_j}、EENS_{k_j}、EFLC_{k_j}和ADLC_{k_j}；

Step 3.3：计算每个开机组合状态的灵敏度指标。灵敏度指标定义如下：

$a_{k\_j}=\frac{{\mathrm{PLC}}_{k\_j}-{\mathrm{PLC}}_k}{P}$

$b_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EENS}}_{k\_j}-{\mathrm{EENS}}_k}{P}$

$c_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EFLC}}_{k\_j}-{\mathrm{EFLC}}_k}{P}$

$d_{k\_j}=\frac{{\mathrm{ADLC}}_{k\_j}-{\mathrm{ADLC}}_k}{P}$

式中，a_{k_j}、b_{k_j}、c_{k_j}、d_{k_j}分别是第k时段内第j个开机组合状态下的切负荷概率灵敏度指标、缺供电量灵敏度指标、切负荷频率灵敏度指标和切负荷平均持续时间灵敏度指标。P为评估状态的负荷功率，每个状态包含最大负荷P_max和最小负荷P_min两种运行工况，对应地，每个灵敏度参数为包含一对参数，例如和

Step 4：对灵敏度参数排序，找出薄弱环节；进入下一时段，循环至第N个时段结束。

Step 4.1：对第k时段内NG组灵敏度参数进行排序，每组参数包含8个指标，对计算结果进行分析，找出开机组合状态中的薄弱环节和提升可靠性效果明显的机组；

Step 4.2：执行判断框k＝N，若是，则整个评估结束，否则令k＝k+1，进入下一时段，跳回Step 2前，重复执行Step 2、Step 3和Step 4。

应用实例

1)以中国某省级电网某日负荷数据为例，假设系统共有20台机组，其最大装机容量为13800MW，机组启停计划如图3所示。由图3看出，该日共有6个时段，其中第4、6时段仅持续了1h。

2)选取第2个时段为例进行可靠性评估及灵敏度分析，其最大负荷和最小负荷分别为9182MW和9532MW，在这两种工况下，分别计算可靠性指标，以LOLP和EENS指标为例，计算结果如表1所示。

表1 两种运行工况可靠性指标计算结果

表1显示，在开机计划相同的情况下，最大最小负荷工况的可靠性指标相差较大。可见，系统不同运行情况下，系统可靠性指标变化较大。

3)计算各机组的灵敏度系数。

各机组在该时段的开停机初始状态如表2所示，依次改变各机组的状态(开机变为停机、停机变为开机)，分别计算最大负荷和最小负荷下的LOLP和EENS指标，并根据灵敏度计算公式得到各机组对各运行方式下可靠性指标的灵敏度系数(见表2)。

表2 各机组初始状态及灵敏度指标计算结果

根据灵敏度系数计算结果得到图4和图5。从排序结果可以得出：两种运行工况下，系统可靠性指标差别较大，但是指标的灵敏度系数变化不大；改变不同机组开停机状态对可靠性指标影响不同，此例中，1、2、11、12机组对可靠性指标影响显著，应重点防范；对于改变同等容量机组的开停机状态，停机变为开机没有开机变为停机对可靠性指标影响大。

Claims (7)

1.一种基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于主要包括以下步骤：

①针对研究时段T，获取计算初始数据；

②根据机组启停计划，应用发输电系统可靠性评估方法，按照时序对每个时段进行评估，一个时段内选取最大负荷和最小负荷两种运行工况；

③逐个改变各机组的开停机状态，进行灵敏度分析；

④对NG组灵敏度参数排序，分析薄弱环节，并进入下一时段，循环步骤②③，直到完成所有时段的计算。

2.根据权利要求1所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：所述计算初始数据包含负荷预测曲线模型、元件可靠性参数、机组启停计划及电网结构。

3.根据权利要求2所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：步骤②可靠性评估方法中的负荷削减模型采用基于直流潮流的最优潮流模型。

4.根据权利要求1所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：步骤③逐个改变发电机的开停机状态，重新计算可靠性指标和灵敏度指标。

5.根据权利要求4所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：所述可靠性指标为负荷削减概率、期望缺供电量、负荷削减频率和负荷削减平均持续时间。

6.根据权利要求4所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：所述灵敏度指标定义为

$a_{k\_j}=\frac{{\mathrm{PLC}}_{k\_j}-{\mathrm{PLC}}_k}{P};b_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EENS}}_{k\_j}-{\mathrm{EENS}}_k}{P};$

$c_{k\_j}=\frac{{\mathrm{EFLC}}_{k\_j}-{\mathrm{EFLC}}_k}{P};d_{k\_j}=\frac{{\mathrm{ADLC}}_{k\_j}-{\mathrm{ADLC}}_k}{P}.$

7.根据权利要求1所述的基于机组启停的实时可靠性评估及灵敏度分析方法，其特征在于：步骤④对同一时段内NG组灵敏度参数排序，找出薄弱环节，给出开机计划调整建议，判断是否为第N时段，否则循环步骤②③直至分析至最后一个时段。