一种综合考虑负荷与风电时序特性的随机生产模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统随机生产模拟领域，具体地说是一种综合考虑负荷与风电时 序特性的随机生产模拟方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统随机生产模拟是发电系统规划和运行优化的重要方法和工具。它是一 种通过优化发电机组的生产情况，考虑到发电机组和电力负荷的随机性，来计算出最优运 行方式下各个发电厂的发电量、电力系统的生产成本W及可靠性指标的算法，它常应用于 电力系统电源规划、可靠性评估、机组组合和电力市场。目前电力系统随机生产模拟的方法 主要有模拟法和解析法。模拟法模型简单、适应性强，但计算结果有明显的统计性质，计算 效率不高。解析法是在一定的简化假设条件下，建立电力系统数学模型，具有清晰的物理概 念，精确的数学模型，计算效率高，但传统模型考虑的因素较少，难W描述机组的各种运行 状态。因此，建立能考虑多种运行因素的机组模型，对于研究多种运行因素的影响具有重要 意义。
[0003] 含风电的电力系统随机生产模拟最重要的在于确定风电在负荷曲线上的最佳带 负荷位置。目前，对风电的处理方式主要有W下两种：负值负荷模型和多状态机组模型。将 风电机组等效为常规多状态机组模型能够表现出风电机组出力的概率性，但由于时间序列 信息的丢失，难W准确描述风力发电反调峰特性的影响；将风电处理为负值负荷，直接在负 荷上减去，对小规模风电并网具有一定可行性。随着风电规模的增加，建立大规模风电并网 模型具有重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种综合考虑负荷与风电 时序特性的随机生产模拟方法，W期能快速、合理地研究风电时序特性和发电机组处于不 同运行状态下各种运行因素对随机生产模拟的影响，从而能建立起更加全面的数学模型， 提高计算效率。
[0005] 本发明为达到上述发明目的采用如下技术方案：
[0006] 本发明综合考虑负荷与风电时序特性的随机生产模拟方法，是应用于电力系统 中，其特点是按如下步骤进行：
[0007] 步骤1、获取研究周期T内电力系统的发电机组数据、风电资源数据和时序负荷数 据，由所述时序负荷数据获得原始时序负荷曲线，并记为Loadl;
[0008] 步骤2、建立四种机组模型，包括：基荷机组模型、启停调峰机组模型、压负荷调峰 机组模型和两分段启停调峰机组模型；
[0009] 步骤3、由所述发电机组数据和时序负荷数据，初步修正所述原始时序负荷曲线 Loadl,获得初步修正时序负荷曲线，记为Load2 ;
[0010] 步骤4、设定风电修正负荷次数为n，并初始化η= 1 ;
[0011] 步骤5、由所述发电机组数据获得供热机组强迫出力，根据所述风电资源数据和供 热机组强迫出力，修正所述初步修正时序负荷曲线Load2,获得第η次风电接纳量W。和第η 次时序净负荷曲线Load3。；
[0012] 步骤6、将所述第η次时序净负荷曲线Load3。转化为第η次等效持续负荷曲线，并 求取所述第η次等效持续负荷曲线上，负荷值为X处的初始累积概率Ρ。,。狂)、初始累积频率 尸。,。狂)、初始电量不足期望值邸崎,。狂）和初始最大增长速率句;
[0013] 步骤7、根据所述电力系统的运行需求确定所述电力系统的初始旋转备用容量 和初始爬坡容量值Δα,(Δ?)=
[0014] 步骤8、由所述发电机组数据获得总投运次数I;设定投运机组次数为i，并初始化 1=1;
[0015] 步骤9、根据电力系统的约束条件，W最低发电成本为目标，判断是否需要重新修 正风电，若需要，则将n+1赋值给n，并返回步骤5执行，若不需要，则确定第i次投运的发电 机组号；
[0016] 步骤10、根据所述第i次投运的发电机组类型及带基荷的状况，确定第i次投运的 发电机组所属的机组模型；
[0017] 当i=1时，由所述初始累积概率P。,。佩和所述初始累积频率F。,。佩获得第i 次投运发电机组时所述电力系统需要机组投运的转移率托";和不需要机组投运的转移率 知"；
[001引当i声1时，由第i-1次投运发电机组后的累积概率Pi1,。佩和第i-1次累计频 率Fi1,。狂）获得第i次投运发电机组时所述电力系统需要机组投运的转移率片'"和不需要 机组投运的转移率片"；
[0019] 步骤11、根据所述第i次投运的发电机组号，修正获得第i次投运发电机组后所述 电力系统的旋转备用容量譯P爬坡容量^巧。:位〇;
[0020] 步骤12、将所述第i次投运的发电机组所属的机组模型转化为等效两状态机组模 型或等效Ξ状态机组模型；
[0021] 步骤13、将所述等效两状态机组模型或等效Ξ状态机组模型进行随机生产模 拟，获得第i次投运发电机组后的累积概率Pi,。狂)、累积频率Fi,"〇()、电量不足期望值 EENSi,"〇()和最大增长速率Γ,,,,(乂）；
[0022] 步骤14、累计第i次投运发电机后的总投运容量，并判断i<I是否成立；若成立， 则将i+1赋值给i;并返回步骤9 ;否则，表示完成随机生产模拟。
[0023] 本发明综合考虑负荷与风电时序特性的随机生产模拟方法的特点也在于：
[0024] 步骤1中所述发电机组包括火电发电机组、水电发电机组和核电发电机组；所述 发电机组数据包括机组的类型、台数、容量、出力上下限、平均无故障时间MTTF、平均修复时 间MTTRW及耗量微增率；所述风电资源数据包括风电机组出力及其对应的时段；所述时序 负荷数据为按时间顺序排列的逐小时负荷。
[00巧]步骤2中是根据随机生产模拟过程中机组的不同运行状态、带基荷的状况W及分 段机组容量来建立四种机组模型；
[0026] 所述基荷机组模型：表示一台W额定容量在基荷运行的不分段连续运行机组；
[0027] 所述启停调峰机组模型：表示一台W额定容量在基荷W上做调峰运行的不分段间 歇运行机组；
[0028] 所述压负荷调峰机组模型：表示一台第一分段W最小技术出力在基荷运行，第二 分段在基荷W上做调峰运行的分段连续运行机组；
[0029] 所述两分段启停调峰机组模型：表示一台两个分段均在基荷W上做调峰运行的分 段间歇运行机组。
[0030] 步骤5中所述第η次风电接纳量W。按如下步骤获得：
[0031] 步骤a、设定变量t，并初始化t= 1 ;将初步修正时序负荷曲线Load2在t时刻的 负荷值记为Load2t;
[0032] 步骤b、判断η= 1是否成立，若成立，则转步骤C;否则，转步骤d;
[0033] 步骤C、判断t时刻是否满足：Load2t-强迫出力〉=风电机组发电量；
[0034] 若满足，则令t时刻的风电接纳量=风电机组发电量；否则，令t时刻风电接纳量 =Load2t-强迫出力；转步骤f;
[0035] 步骤t W λ为弃风比率；判断t时刻是否满足：Load2t-(强迫出力+λ X风电装 机容量Xη)〉=风电机组发电量；
[0036] 若满足，则令t时刻风电接纳量=风电机组发电量；否则，转步骤e;
[0037] 步骤e、判断Load2t-(强迫出力+λX风电装机容量Xn)〉0是否成立，若成立，贝U 令t时刻风电接纳重=Load2t-(强迫出力+λX风电装机谷重Xη);否则，令t时刻风电 接纳量=风电机组发电量；
[003引步骤f、判断t=T是否成立，若成立，则表示获得第η次风电接纳量W。;否则，将t+1赋值给t，并返回步骤b。
[0039] 步骤9中是按如下步骤判断是否需要重新修正风电：
[0040] 步骤（1)、判断i> 1且第i次投运发电机后的总投运容量大于所述电力系统的 最大负荷是否成立，若成立，则选择耗量微增率最小的机组或机组分段进行投运，并转步骤 (7);否则，转步骤似；
[0041] 步骤（2)、判断所有未投运的机组中是否还有强迫出力机组或机组分段，若有，贝U 选取耗量微增率最小的强迫出力机组或机组分段进行投运，并转步骤（7);否则，转步骤 (3);
[0042]步骤（3)、判断是否满足所述电力系统的旋转备用约束和爬坡约束条件，若满足， 则转步骤巧）；否则，转步骤（4);
[0043]步骤（4)、判断所有未投运的机组中是否存在分段机组的第一分段，若存在，则选 取耗量微增率最小的第一分段进行投运，并转步骤（7);否则，表示需要重新修正风电；
[0044] 步骤巧）、查找所有未投运的机组中耗量微增率最小的机组或机组分段，判断该机 组或机组分段是否为分段机组的第二分段；若是，则转步骤化）；否则，转步骤（7);
[0045] 步骤化）、对所述电力系统的旋转备用容量和爬坡容量进行预修正，并判断是否满 足预修正后的旋转备用约束和爬坡约束条件，若满足，则投入分段机组的第二分段，并转步 骤（7);否则，则在排除最小比耗量机组为分段机组的第二分段的情况下，转步骤巧）；
[0046] 步骤（7)、表示不需要重新修正风电。
[0047] 步骤9中所述电力系统的约束条件包括如式（1)和式似所示的旋转备用约束和 爬坡约束的：
[0050] 式（1)和式似中：表示第i次投运发电机组后所述电力系统的旋转备用 容量；SPR。为系统的旋转备用容量需求；Δ?;,，(Δ^表