一种电力系统运行风险评估方法与系统与流程

1.本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种电力系统运行风险评估方法与系统。


背景技术：

2.随着能源安全、生态环境、气候变化等问题日益突出，构建清洁能源供应体系、推动能源绿色转型发展已成为应对全球气候变化的普遍共识，是全球能源与经济实现可持续发展的重大需求。但是，含风电、光伏电网的运行调度未考虑风光出力不确定性，且部分区域由于其新能源预测误差较大，按照极端场景进行调度计划安排，造成供电不足风险与新能源限电现象并存；并且出于供电安全的考虑，调度策略尚偏保守，缺乏风险决策、风险管控的运行经验与调度手段，难以在提升风/光发电消纳能力与保证电网安全运行间达成均衡。
3.传统的确定性评估方法在分析电力系统行为的特性中存在诸多不足，不能完全揭示电力系统在实际运行中存在的随机概率行为，也不能准确的反映和预知电力系统可能遭受的事故及其后果。随着新能源并网容量的迅速增大，新能源出力的不确定性对电力系统的影响也越来越大，需要研究针对考虑大规模新能源并网条件下的风险量化评估方法，统筹系统运行风险，促进可再生能源消纳。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种电力系统运行风险评估方法，包括：
5.获取大规模新能源并网的电力系统潮流计算结果；
6.根据所述潮流计算结果，分别计算电力系统各联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度；
7.根据所述电力系统各联络线潮流越限严重度、备用不足严重度和频率越限严重度，计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险。
8.优选的，所述电力系统潮流计算结果包括：各联络线的实际输送功率、电力系统备用实际值和电力系统平衡机组出力的计划偏差。
9.优选的，所述电力系统各联络线潮流越限严重度的计算式如下：
[0010][0011]
式中，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，ω
l
(li)为联络线i潮流越限的损失值，a
l
为潮流越限第一常数，b
l
为潮流越限第二常数，c
l
为潮流越限第三常数，li为联络线i的实际输送功率；
[0012]
联络线i潮流越限的损失值ω
l
(li)的计算式如下：
[0013][0014]
式中，为联络线i的传输极限。
[0015]
优选的，所述电力系统备用不足严重度的计算式如下：
[0016][0017]
式中，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，ωr(rs)为电力系统备用偏差的越限损失值，ar为备用不足第一常数，br为备用不足第二常数，cr为备用不足第三常数，rs为电力系统备用实际值；
[0018]
电力系统备用偏差的越限损失ωr(rs)的计算式如下：
[0019][0020]
式中，r
max
为电力系统备用的上限，r
min
为电力系统备用的下限。
[0021]
优选的，所述电力系统频率越限严重度的计算式如下：
[0022][0023]
式中，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，ω
p
(ps)为电力系统频率偏差的越限损失值，a
p
为频率越限第一常数，b
p
为频率越限第二常数，c
p
为频率越限第三常数，ps为电力系统平衡机组出力的计划偏差；
[0024]
电力系统频率偏差的越限损失值ω
p
(ps)的计算式如下：
[0025][0026]
式中，p
max
为允许电力系统总功率偏差的上限值。
[0027]
优选的，所述含大规模新能源并网的电力系统运行风险的计算式如下：
[0028][0029]
式中，risk为含大规模新能源并网的电力系统运行风险，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，pr(li)为联络线i发生潮流越限的概率，为联络线i的潮流越限风险权重，n
l
为电力系统中联络线数量，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，pr(rs)为电力
系统发生备用不足的概率，cr为备用不足风险权重，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，pr(ps)为电力系统发生频率越限的概率，c
p
为频率越限风险权重。
[0030]
基于同一发明构思，本技术还提供了一种电力系统运行风险评估系统，包括：数据采集模块、严重度模块和风险评估模块；
[0031]
所述数据采集模块，用于获取大规模新能源并网的电力系统潮流计算结果；
[0032]
所述严重度模块，用于根据所述潮流计算结果，分别计算电力系统各联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度；
[0033]
所述风险评估模块，用于根据所述电力系统各联络线潮流越限严重度、备用不足严重度和频率越限严重度，计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险。
[0034]
优选的，所述电力系统潮流计算结果包括：各联络线的实际输送功率、电力系统备用实际值和电力系统平衡机组出力的计划偏差。
[0035]
优选的，所述电力系统各联络线潮流越限严重度的计算式如下：
[0036][0037]
式中，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，ω
l
(li)为联络线i潮流越限的损失值，a
l
为潮流越限第一常数，b
l
为潮流越限第二常数，c
l
为潮流越限第三常数，li为联络线i的实际输送功率；
[0038]
联络线i潮流越限的损失值ω
l
(li)的计算式如下：
[0039][0040]
式中，为联络线i的传输极限。
[0041]
优选的，所述电力系统备用不足严重度的计算式如下：
[0042][0043]
式中，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，ωr(rs)为电力系统备用偏差的越限损失值，ar为备用不足第一常数，br为备用不足第二常数，cr为备用不足第三常数，rs为电力系统备用实际值；
[0044]
电力系统备用偏差的越限损失ωr(rs)的计算式如下：
[0045][0046]
式中，r
max
为电力系统备用的上限，r
min
为电力系统备用的下限。
[0047]
优选的，所述电力系统频率越限严重度的计算式如下：
[0048][0049]
式中，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，ω
p
(ps)为电力系统频率偏差的越限损失值，a
p
为频率越限第一常数，b
p
为频率越限第二常数，c
p
为频率越限第三常数，ps为电力系统平衡机组出力的计划偏差；
[0050]
电力系统频率偏差的越限损失值ω
p
(ps)的计算式如下：
[0051][0052]
式中，p
max
为允许电力系统总功率偏差的上限值。
[0053]
优选的，所述含大规模新能源并网的电力系统运行风险的计算式如下：
[0054][0055]
式中，risk为含大规模新能源并网的电力系统运行风险，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，pr(li)为联络线i发生潮流越限的概率，为联络线i的潮流越限风险权重，n
l
为电力系统中联络线数量，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，pr(rs)为电力系统发生备用不足的概率，cr为备用不足风险权重，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，pr(ps)为电力系统发生频率越限的概率，c
p
为频率越限风险权重。
[0056]
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
[0057]
本发明提供了一种电力系统运行风险评估方法与系统，包括：获取大规模新能源并网的电力系统潮流计算结果；根据潮流计算结果，分别计算电力系统各联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度；根据电力系统各联络线潮流越限严重度、备用不足严重度和频率越限严重度，计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险；在电力系统运行过程中，新能源出力的不确定性对系统安全的影响主要表现在引起联络线潮流过载、系统备用不足以系统频率越限的静态安全约束，本发明基于电力系统潮流计算结果，计算联络线潮流越限、系统备用不足和系统频率越限的后果严重度，并根据严重度计算考虑大规模新能源并网的系统运行风险，将新能源出力不确定性带来的系统运行风险考虑在调度计划中，提升电力系统对风险的预判能力，保障电网安全运行，为调度运行人员提供参考，促进新能源高效消纳。
附图说明
[0058]
图1为本发明提供的一种电力系统运行风险评估方法流程示意图；
[0059]
图2为本发明提供的一种电力系统运行风险评估系统结构示意图。
具体实施方式
[0060]
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
[0061]
本发明提供了一种电力系统运行风险评估方法与系统。在电力系统运行过程中，
新能源出力的不确定性对电力系统安全的影响主要表现在引起联络线潮流过载、系统备用不足以系统频率越限的静态安全约束。本发明基于电力系统潮流计算结果，建立联络线潮流越限、系统备用不足和系统频率越限的后果严重度模型，从联络线潮流越限、系统备用不足和系统频率越限三方面评估系统运行风险，并根据严重度建立考虑大规模新能源并网的系统运行风险评估模型，提升系统对风险的预判能力，保障电网安全运行。
[0062]
实施例1：
[0063]
本发明提供的一种电力系统运行风险评估方法流程示意图如图1所示，包括：
[0064]
步骤1：获取大规模新能源并网的电力系统潮流计算结果；
[0065]
步骤2：根据潮流计算结果，分别计算电力系统各联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度；
[0066]
步骤3：根据电力系统各联络线潮流越限严重度、备用不足严重度和频率越限严重度，计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险。
[0067]
步骤1之前，采用风险趋向型的效用函数来构建后果严重程度模型。其表达式为：
[0068][0069]
式中，a，b，c均为非负常数，ω为自定义的越限损失值，u(ω)为ω对应的严重度。
[0070]
步骤2中，对联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度和电力系统频率越限严重度进行计算时，采用的计算模型如下：
[0071]
2-1：联络线潮流越限严重度评估模型。定义联络线i潮流越限严重度模型为：
[0072][0073][0074]
式中，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，ω
l
(li)为联络线i潮流越限的损失值，a
l
为潮流越限第一常数，b
l
为潮流越限第二常数，c
l
为潮流越限第三常数，li为联络线i的实际输送功率，为联络线i的传输极限。当联络线潮流不越限时，损失值为0；当联络线潮流越限时，损失值为其越限的百分比。联络线潮流越限的严重程度关于越限损失值的一阶导数和二阶导数均大于0，这表示随着越限程度的增加，调度人员的不满意程度及其变化速率均增加，这充分体现了调度人员对故障后果的心理承受能力，符合电力系统实际运行情况。
[0075]
2-2：电力系统备用不足严重度评估模型。定义电力系统备用不足严重度模型为：
[0076]
[0077][0078]
式中sev(rs)为电力系统备用不足严重度，ωr(rs)为电力系统备用偏差的越限损失值，ar为备用不足第一常数，br为备用不足第二常数，cr为备用不足第三常数，rs为电力系统备用实际值，r
max
为电力系统备用的上限，r
min
为电力系统备用的下限。
[0079]
2-3：电力系统频率越限严重度评估模型。平衡机组发电计划偏差直接体现了电力系统调频的困难程度，当偏差超过系统允许的范围时，将导致系统频率的越限，所以可以采用平衡机组出力的计划偏差情况来体现系统频率越限的风险。定义电力系统平衡机组发电计划偏差严重度评估模型即电力系统频率越限严重度评估模型为：
[0080][0081][0082]
式中，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，ω
p
(ps)为电力系统频率偏差的越限损失值，a
p
为频率越限第一常数，b
p
为频率越限第二常数，c
p
为频率越限第三常数，ps为电力系统平衡机组出力的计划偏差，p
max
为允许电力系统总功率偏差的上限值。
[0083]
步骤3中，定义电力系统风险评估模型计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险。在已知严重度评估模型的条件下，分别计算出每条线路的潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度，将它们进行综合即可得到含大规模风电并网的系统运行风险评估模型：
[0084][0085]
式中，risk为含大规模新能源并网的电力系统运行风险，n
l
为电力系统中联络线数量，为联络线i的潮流越限风险权重，pr(li)为联络线i发生潮流越限的概率，cr为备用不足风险权重，pr(rs)为电力系统发生备用不足的概率，c
p
为平衡机组发电计划偏差风险权重，pr(ps)为电力系统发生频率越限的概率。
[0086]
实施例2：
[0087]
基于同一发明构思，本发明还提供了一种电力系统运行风险评估系统。该系统结构如图2所示，包括：数据采集模块、严重度模块和风险评估模块；
[0088]
其中，数据采集模块，用于获取大规模新能源并网的电力系统潮流计算结果；
[0089]
严重度模块，用于根据潮流计算结果，分别计算电力系统各联络线潮流越限严重度、电力系统备用不足严重度以及电力系统频率越限严重度；
[0090]
风险评估模块，用于根据电力系统各联络线潮流越限严重度、备用不足严重度和频率越限严重度，计算含大规模新能源并网的电力系统运行风险。
[0091]
其中，电力系统潮流计算结果包括：各联络线的实际输送功率、电力系统备用实际值和电力系统平衡机组出力的计划偏差。
[0092]
其中，电力系统各联络线潮流越限严重度的计算式如下：
[0093][0094]
式中，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，ω
l
(li)为联络线i潮流越限的损失值，a
l
为潮流越限第一常数，b
l
为潮流越限第二常数，c
l
为潮流越限第三常数，li为联络线i的实际输送功率；
[0095]
联络线i潮流越限的损失值ω
l
(li)的计算式如下：
[0096][0097]
式中，为联络线i的传输极限。
[0098]
其中，电力系统备用不足严重度的计算式如下：
[0099][0100]
式中，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，ωr(rs)为电力系统备用偏差的越限损失值，ar为备用不足第一常数，br为备用不足第二常数，cr为备用不足第三常数，rs为电力系统备用实际值；
[0101]
电力系统备用偏差的越限损失ωr(rs)的计算式如下：
[0102][0103]
式中，r
max
为电力系统备用的上限，r
min
为电力系统备用的下限。
[0104]
其中，电力系统频率越限严重度的计算式如下：
[0105][0106]
式中，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，ω
p
(ps)为电力系统频率偏差的越限损失值，a
p
为频率越限第一常数，b
p
为频率越限第二常数，c
p
为频率越限第三常数，ps为电力系统平衡机组出力的计划偏差；
[0107]
电力系统频率偏差的越限损失值ω
p
(ps)的计算式如下：
[0108][0109]
式中，p
max
为允许电力系统总功率偏差的上限值。
[0110]
其中，含大规模新能源并网的电力系统运行风险的计算式如下：
[0111][0112]
式中，risk为含大规模新能源并网的电力系统运行风险，sev(li)为电力系统中联络线i的潮流越限严重度，pr(li)为联络线i发生潮流越限的概率，为联络线i的潮流越限风险权重，n
l
为电力系统中联络线数量，sev(rs)为电力系统备用不足严重度，pr(rs)为电力系统发生备用不足的概率，cr为备用不足风险权重，sev(ps)为电力系统频率越限严重度，pr(ps)为电力系统发生频率越限的概率，c
p
为频率越限风险权重。
[0113]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0114]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0115]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0116]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0117]
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。