專利名稱：一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風險評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法。
背景技術(shù)：
風能作為最具有應用前景的重要新能源之一，具有天然波動性。風電機組出力的隨機性、間歇性和不可控性，使并網(wǎng)運行的風電機組成為電源側(cè)一個高度的隨機擾動源。隨著大規(guī)模風電等新能源接入電網(wǎng)，傳統(tǒng)電源的不確定性依然存在，因此傳統(tǒng)發(fā)電機組的強迫停運及發(fā)電系統(tǒng)的運行風險依舊不可忽略，同時風電并網(wǎng)不僅增加了系統(tǒng)在供電缺電頻率、電力供應不足等方面風險的波動，而且對電網(wǎng)中的各種狀態(tài)量如節(jié)點電壓、支路功率、運行備用風險等也將產(chǎn)生影響。當風電大規(guī)模并網(wǎng)時，由于風能天然上的波動性使得整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定更加存在大面積停電、電壓崩潰等潛在的威脅。含風電場的風險研究涉及運行備用、潮流計算、充裕度可靠性等多方面研究。傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行風險評估一般計算的是整個系統(tǒng)的失負荷概率、期望缺供電量等指標，這些指標對于綜合的評價整個系統(tǒng)的安全水平具有良好的效果。高立志在標題為風電場間歇性的電力系統(tǒng)風險評估(北京交通大學碩士學位論文)的文獻中提出了在研究風電場接入后電網(wǎng)的節(jié)點電壓越限和支路潮流越限后，建立了以削減負荷為標準的經(jīng)濟風險指標。何劍等在標題為基于擴展空間分割法的含風電場電力系統(tǒng)運行備用風險評估(電網(wǎng)技術(shù)，2012.36(3):第257-263頁)提出了一種含風電場的系統(tǒng)運行備用風險水平對系統(tǒng)進行風險評估。然而對風電并網(wǎng)后的電力系統(tǒng)而言，電源側(cè)成為一個具有高度隨機性和間歇性的擾動源，在風電功率波動、設(shè)備隨機停運、 負荷功率變化等多種不確定因素共同作用下，系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)量如節(jié)點電壓、支路功率等都將實時變化，因此風險指標中應可以反映系統(tǒng)狀態(tài)的運行參量作用。另一方面，運行風險評估的短時間計算周期內(nèi)各狀態(tài)參量以及相應的風險水平一般具有低概率的特性，在傳統(tǒng)的風險指標體系中相同低概率下的風險值可能會非常接近而難以區(qū)分風險水平的高低。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法，能夠提高低概率下不同風險值的辨識度和區(qū)分度，真實感知和量化風電并網(wǎng)作用下電力系統(tǒng)時變特性對應的運行風險水平。一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法，包括如下步驟:(I)根據(jù)馬爾可夫鏈理論以及正態(tài)分布模型，建立關(guān)于風電場功率的概率數(shù)學模型Ml和關(guān)于負荷功率預測的概率數(shù)學模型M2 ；(2)根據(jù)所述的概率數(shù)學模型Ml M2以及電力系統(tǒng)中各元件的可靠性參數(shù)，通過蒙特卡洛方法抽樣確定出電力系統(tǒng)的一種系統(tǒng)狀態(tài)作為當前系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)當前系統(tǒng)狀態(tài)對電力系統(tǒng)進行潮流計算，計算出電力系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓以及各支路的功率，進而根據(jù)各支路的功率計算出當前系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度；(3)根據(jù)經(jīng)濟學效用理論，建立關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度模型M3和關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度模型M4，根據(jù)所述的后果嚴重度模型M3 M4以及各節(jié)點的電壓計算出當前系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度以及關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度；(4)根據(jù)步驟(2) (3)循環(huán)抽樣若干次，并計算出在各次抽樣確定的系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度以及關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度和關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度；(5)根據(jù)步驟(4)中計算得到的所有數(shù)據(jù)，計算出電力系統(tǒng)關(guān)于母線低電壓越限的風險指標值SI和關(guān)于電力有功功率不足的風險指標值S2 ;進而根據(jù)風險指標值SI S2對電力系統(tǒng)進行運行風險評估。所述的步驟(2)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度:λ j = ω1ΧΜ +ω2ΧΡ Pi — P1-a/Pbase其中:λ 電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的實時重要度，MiS電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的度數(shù)，Pi,為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的注入總功率，Pbase為電力系統(tǒng)的基準功率，O1和ω2均為給定的權(quán)重系數(shù)，i為自然數(shù)且I < i < N，N為電力系統(tǒng)中節(jié)點的總個數(shù)。所述的步驟(3)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度:` 其中=Zi為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度，Vi為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的電壓，Vtl為給定的母線運行電壓閾值，i為自然數(shù)且I彡i彡N，N為電力系統(tǒng)中節(jié)點的總個數(shù)。所述的步驟(3)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度:Z =0.582(^^-1)其中=Yi為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度，EDNSi為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的負荷削減值，i為自然數(shù)且N，N為電力系統(tǒng)中節(jié)點的總個數(shù)。節(jié)點的負荷削減值是根據(jù)之前潮流計算得到的數(shù)據(jù)(如發(fā)電機容量的上下限、線路容量的上下限以及節(jié)點的當前負荷值)，通過最優(yōu)負荷削減算法的計算獲取得到的。所述的步驟(5)中，根據(jù)以下算式計算電力系統(tǒng)關(guān)于母線低電壓越限的風險指標值Si:
M Γ N一Sl = Y^ X Σ.Z1-j +βχ max(.μ].Z^j)
J=I L =ιJ_
其中，λ 為第j次抽樣確定的系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的實時重要度，Zh為第j次抽樣確定的系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中第i節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度，μ j為第j次抽樣確定的系統(tǒng)狀態(tài)的概率，α和β均為給定的權(quán)重系數(shù)，i為自然數(shù)且I彡i彡N，N為電力系統(tǒng)中節(jié)點的總個數(shù)，j為自然數(shù)且I彡j彡M，M為抽樣總次數(shù)。所述的步驟(5)中，根據(jù)以下算式計算電力系統(tǒng)關(guān)于電力有功功率不足的風險指標值S2:
權(quán)利要求
1.一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法，包括如下步驟: (1)根據(jù)馬爾可夫鏈理論以及正態(tài)分布模型，建立關(guān)于風電場功率的概率數(shù)學模型Ml和關(guān)于負荷功率預測的概率數(shù)學模型M2 ； (2)根據(jù)所述的概率數(shù)學模型Ml M2以及電力系統(tǒng)中各元件的可靠性參數(shù)，通過蒙特卡洛方法抽樣確定出電力系統(tǒng)的一種系統(tǒng)狀態(tài)作為當前系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)當前系統(tǒng)狀態(tài)對電力系統(tǒng)進行潮流計算，計算出電力系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓以及各支路的功率，進而根據(jù)各支路的功率計算出當前系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度； (3)根據(jù)經(jīng)濟學效用理論，建立關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度模型M3和關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度模型M4，根據(jù)所述的后果嚴重度模型M3 M4以及各節(jié)點的電壓計算出當前系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度以及關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度； (4)根據(jù)步驟(2) (3)循環(huán)抽樣若干次，并計算出在各次抽樣確定的系統(tǒng)狀態(tài)下電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度以及關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度和關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度； (5)根據(jù)步驟(4)中計算得到的所有數(shù)據(jù)，計算出電力系統(tǒng)關(guān)于母線低電壓越限的風險指標值SI和關(guān)于電力有功功率不足的風險指標值S2 ;進而根據(jù)風險指標值SI S2對電力系統(tǒng)進行運行風險評估。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行風險評估方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點的實時重要度:λ i = ω iXMi+Co2XPi Pi — P1-ffl/Pbase 其中:λ i為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的實時重要度，Mi為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的度數(shù)，Pi,為電力系統(tǒng)中第i節(jié)點的注入總功率，Pbase為電力系統(tǒng)的基準功率，O1和ω2均為給定的權(quán)重系數(shù)，i為自然數(shù)且I≤i≤N, N為電力系統(tǒng)中節(jié)點的總個數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行風險評估方法，其特征在于:所述的步驟(3)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于母線低電壓越限的后果嚴重度:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行風險評估方法，其特征在于:所述的步驟(3)中，通過以下算式計算電力系統(tǒng)中各節(jié)點關(guān)于電力有功功率不足的后果嚴重度:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行風險評估方法，其特征在于:所述的步驟(5)中，根據(jù)以下算式計算電力系統(tǒng)關(guān)于母線低電壓越限的風險指標值Si:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運行風險評估方法，其特征在于:所述的步驟(5)中，根據(jù)以下算式計算電力系統(tǒng)關(guān)于電力有功功率不足的風險指標值S2:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含風電場電力系統(tǒng)的運行風險評估方法，本方法將風電場對電力系統(tǒng)運行的影響追溯到節(jié)點，在風險指標中引入節(jié)點實時重要度權(quán)重，綜合反映網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和實時潮流狀態(tài)信息的影響，能夠真實的反映風電場作用下電力系統(tǒng)的實時風險變化，完成系統(tǒng)運行風險評估的短期計算周期內(nèi)的各狀態(tài)參量和風險水平排序的實時更新，避免高重要度的發(fā)電廠或變電站母線被忽略監(jiān)視運行的情況；通過使用指數(shù)型風險偏好型效用函數(shù)后果嚴重度評價函數(shù)將風險值轉(zhuǎn)換為無量綱的效用值，將風險值進行不同程度的放大，以提高相同低失負荷概率下的風險水平差異辨識度和區(qū)分度，便于不同風險水平的科學比較。
文檔編號G06Q50/06GK103246806SQ20131014753
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者郭創(chuàng)新, 張理, 張金江, 董樹鋒, 張楷旋 申請人:浙江大學