用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法
【專利摘要】一種用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法，屬于電力系統(tǒng)分析、運(yùn)行與控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的目的是對(duì)于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，利用一種基于系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的概率性方法計(jì)算系統(tǒng)的容量效益裕度的用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法。本發(fā)明的步驟是：采用時(shí)間序列法對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)速進(jìn)行短時(shí)預(yù)測(cè)；根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)速與輸出功率之間的關(guān)系曲線；各風(fēng)機(jī)出力求和即得到風(fēng)電場(chǎng)綜合出力；繪制系統(tǒng)發(fā)電裕度的概率分布曲線；求出此時(shí)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)LOLE的值；求出各區(qū)域每一時(shí)刻的容量效益裕度；對(duì)容量效益裕度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配計(jì)算。本發(fā)明對(duì)于多區(qū)域風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，以經(jīng)濟(jì)性最佳為目標(biāo)，滿足可靠性為約束對(duì)容量效益裕度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配。
【專利說明】用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析、運(yùn)行與控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 可用輸電能力（ATC, available transfer capability)是衡量電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn) 行的技術(shù)指標(biāo)，為判斷系統(tǒng)的可靠性提供依據(jù)。由于風(fēng)電自身的隨機(jī)性和間歇性，風(fēng)電并網(wǎng) 給電力系統(tǒng)的功率平衡帶來了巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)越來越多的風(fēng)電接入系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)出力的波 動(dòng)性必然給ATC的計(jì)算帶來一定的難度。而容量效益裕度（CBM, capacity benefit margin) 作為ATC的一個(gè)重要組成部分，若此時(shí)無法找到計(jì)算CBM準(zhǔn)確可靠的新方法，將直接影響到 發(fā)布的ATC值的可信度，進(jìn)而使得系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性不佳。根據(jù)CBM的定義，系統(tǒng) 預(yù)留的CBM是為了保證當(dāng)某一區(qū)域發(fā)電量不足時(shí)，可以從其它互聯(lián)區(qū)域輸送電能來確保系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在多區(qū)域電網(wǎng)中，這部分預(yù)留的發(fā)電量至關(guān)重要，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障引起 電源短缺時(shí)，可以從其他互聯(lián)系統(tǒng)得到援助，使得系統(tǒng)自身預(yù)留的容量明顯降低，提高運(yùn)行 的經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 現(xiàn)階段對(duì)于CBM計(jì)算和分配問題的研究還幾乎是一個(gè)全新的領(lǐng)域，現(xiàn)有研究成果 多不夠準(zhǔn)確和完善?，F(xiàn)有方法多采用傳統(tǒng)的確定性方法計(jì)算CBM，主要考慮到傳統(tǒng)機(jī)組停機(jī) 故障等不確定性因素，其發(fā)生概率較小，因此一般取系統(tǒng)內(nèi)最大發(fā)電出力的一個(gè)倍數(shù)，或者 取TTC的一個(gè)固定百分比。該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性較差，不能很好地反映系統(tǒng)變化對(duì)容量效 益裕度的影響，特別是風(fēng)電并網(wǎng)后，無法應(yīng)對(duì)風(fēng)電的波動(dòng)性。在CBM計(jì)算后，按照與各區(qū)域 的L0LE指標(biāo)大小成反比的方法進(jìn)行分配，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但是沒有考慮系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì) 性，只是簡(jiǎn)單地按照L0LE指標(biāo)對(duì)CBM進(jìn)行分配，無法應(yīng)用到現(xiàn)代可靠性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的 電力系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是對(duì)于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，利用一種基于系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的概率性方法 計(jì)算系統(tǒng)的容量效益裕度的用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法。
[0005] 本發(fā)明的步驟是： (1)采用時(shí)間序列法對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)速進(jìn)行短時(shí)預(yù)測(cè)，利用Jansen模型模擬風(fēng)電場(chǎng)的尾流效 應(yīng)，X是兩個(gè)風(fēng)電機(jī)組的距離，葉輪半徑和尾流半徑分別為和卷自然風(fēng)速和受尾流影響 的風(fēng)速分別是％和6 ;平坦地形尾流風(fēng)速計(jì)算式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)容量效益裕度計(jì)算及分配的方法，其特征在于： (1)采用時(shí)間序列法對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)速進(jìn)行短時(shí)預(yù)測(cè)，利用Jansen模型模擬風(fēng)電場(chǎng)的尾流效 應(yīng)，X是兩個(gè)風(fēng)電機(jī)組的距離，葉輪半徑和尾流半徑分別為W和^自然風(fēng)速和受尾流影響 的風(fēng)速分別是％和6 ;平坦地形尾流風(fēng)速計(jì)算式為：
G取0.2,衰減常數(shù)I= 0.5/In(IiZz0) ，其中a為輪轂高度，為粗糙度， 一般取〇. 002;利用風(fēng)機(jī)功率特性曲線得到風(fēng)電場(chǎng)出力模型r; (2) 根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)速與輸出功率之間的關(guān)系曲線，當(dāng)風(fēng)速小于切入風(fēng)速G或高于切出風(fēng) 速K。。時(shí)，機(jī)組出力為0 ;當(dāng)風(fēng)速從切入風(fēng)速到額定風(fēng)速?ζ.逐漸增大時(shí)，機(jī)組出力逐步增 大；當(dāng)達(dá)到和超過額定風(fēng)速時(shí)，功率保持為額定功率八不變；得到其數(shù)量關(guān)系可用下式表 示：
(3) 根據(jù)以上分析得出風(fēng)機(jī)出力，將各風(fēng)機(jī)出力求和即得到風(fēng)電場(chǎng)綜合出力為：
(4) 根據(jù)一天內(nèi)每小時(shí)的風(fēng)電場(chǎng)出力模型F，負(fù)荷預(yù)測(cè)模型Z以及火電機(jī)組出力模型G 則系統(tǒng)發(fā)電裕度模型;利用卷積公式 f= - GQ

，計(jì)算得到# 的概率質(zhì)量函數(shù)，繪制系統(tǒng)發(fā)電裕度的概率分布曲線； (5) 根據(jù)其概率分布，引入電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)缺電時(shí)間期望LOLEdi#取負(fù)值區(qū)域的 概率進(jìn)行累積分布處理后，求出此時(shí)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)LOLE的值； 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)于LOLE指標(biāo)，求出缺電區(qū)域該時(shí)刻從其互聯(lián)系統(tǒng)輸入的CBM的大小；繪制 以CBM取值為橫坐標(biāo)，LOLE大小為縱坐標(biāo)的曲線圖，得到此時(shí)互聯(lián)區(qū)域間需傳輸?shù)娜萘啃?益裕度的大??； (6) 對(duì)于多區(qū)域電網(wǎng)，根據(jù)步驟（1)、（2)、（3)、（4)、（5)求出各區(qū)域每一時(shí)刻的容量效 益裕度，定義容量效益裕度為負(fù)的區(qū)域?yàn)槭茈妳^(qū)域，為正的區(qū)域?yàn)樗碗妳^(qū)域，以所花費(fèi)用最 小為目標(biāo)，在送電區(qū)域各機(jī)組間將向受電區(qū)域輸送的容量效益裕度進(jìn)行分配，得到送電區(qū) 域各機(jī)組分擔(dān)的容量效益裕度，對(duì)容量效益裕度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配的目標(biāo)函數(shù)為：

其中:Λ.為機(jī)組最大技術(shù)出力;A.為機(jī)組現(xiàn)有的有功出力為此時(shí)刻受電區(qū)域A為滿足系統(tǒng)可靠性要求所需要的容量效益裕度;6、c分別為此時(shí)刻B、C區(qū)域可以提供容 量效益裕度的機(jī)組數(shù)量為此時(shí)刻送電區(qū)域B、C在滿足系統(tǒng)可靠性約束后可以提 供的容量效益裕度； (7)對(duì)容量效益裕度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配的計(jì)算過程：設(shè)定種群規(guī)模size和遺傳代數(shù)G，根據(jù) 各機(jī)組裝機(jī)容量和已發(fā)功率確定可用功率的范圍，并產(chǎn)生初始種群，進(jìn)行迭代，判斷各區(qū)域 機(jī)組是否滿足容量效益裕度經(jīng)濟(jì)分配模型的約束條件：
【文檔編號(hào)】H02J3/46GK104269886SQ201410544509
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】李國(guó)慶, 王振浩, 陳洪濤, 劉玢, 趙鍵明, 項(xiàng)福軍, 佟輝 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司松原供電公司