基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法，首先输入原始数据（负荷数据和机组技术数据），形成原始持续负荷曲线，N台机组默认排序，然后计算机组i发电量，并修正等效持续负荷曲线，最后计算可靠性指标LOLP和EENS，其中，根据等效持续负荷曲线的离散性，采用稀疏卷积递推法。本发明专利技术有益的效果是：本发明专利技术的方法计算精度高，对基准单位的取值不敏感，在对LOLP指标精度要求较高的场合，较之等效电量函数法具有明显的优势，能够较好地满足电力系统随机生产模拟的应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源规划及发电系统可靠性评估领域，尤其是一种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法。
技术介绍
电力系统随机生产模拟是一种通过模拟各机组生产情况,同时考虑机组的随机故障特性及电力电量约束,以计算系统可靠性指标及系统生产成本的算法，在电源规划及发电系统可靠性评估中应用广泛。随机生产模拟最基本的算法是卷积递推法，该算法概念清晰，核心就是概率学中对随机变量概率分布函数的卷积计算公式。在计算过程中，等效持续负荷曲线(equivalentloaddurationcurve，ELDC)采用离散点的坐标描述，每次卷积运算后离散点的数量可能大大增大，导致卷积递推法的计算量较大。为了简化算法的复杂性和提高计算效率，用傅里叶级数描述持续负荷曲线，在频域内进行卷积计算，该方法的计算量不随系统规模迅速上升，但计算量仍很大。或用分段直线来描述持续负荷曲线(模拟精度与直线段数有关)，但该方法在反复进行卷积和反卷积计算时会出现数值解不稳定的问题。或采用基于随机分布的数字特征的半不变量描述持续负荷曲线和发电机组的随机停运函数，半不变量法只是一种近似方法，误差难以估计和控制，特别是可靠性指标的计算往往存在较大误差。或提出的等效电量函数法直接基于电量进行卷积和反卷积运算，使计算量显著下降，非常适合对含有多个水电厂的电力系统进行随机生产模拟，得到了广泛应用，但对LOLP指标的计算可能存在较大误差。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种稳定性更高，更精确的基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：这种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法，首先输入原始数据(负荷数据和机组技术数据)，形成原始持续负荷曲线，N台机组默认排序，然后计算机组i发电量，并修正等效持续负荷曲线，最后计算可靠性指标LOLP和EENS，其中，根据等效持续负荷曲线的离散性，采用稀疏卷积递推法，通过引入基准单位，将其拐点的横坐标整数化，在此基础上根据等效持续负荷曲线的台阶状特征采用变宽度矩形精确描述，进而利用等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，利用拐点坐标描述等效持续负荷曲线，进而对其进行卷积及积分运算的卷积递推法。所述等效持续负荷曲线来源于负荷预测，是由离散点组成的台阶状曲线。所述等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，通过等效电量函数法得出，采用固定的间隔对持续负荷曲线进行积分，求出各间隔的等效电量，进而对电量进行卷积运算。本专利技术有益的效果是：本专利技术的方法计算精度高，对基准单位的取值不敏感，在对LOLP指标精度要求较高的场合，较之等效电量函数法具有明显的优势，能够较好地满足电力系统随机生产模拟的应用要求。附图说明图1是等效持续负荷曲线示意图；图2是等效持续负荷曲线与可靠性指标示意图；图3是随机生产模拟流程图；图4是阶梯状等效持续负荷曲线示意图；图5是等效电量函数法计算图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步说明：这种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法，首先输入原始数据(负荷数据和机组技术数据)，形成原始持续负荷曲线，N台机组默认排序，然后计算机组i发电量，并修正等效持续负荷曲线，最后计算可靠性指标LOLP和EENS，其中，根据等效持续负荷曲线的离散性，采用稀疏卷积递推法，通过引入基准单位，将其拐点的横坐标整数化，在此基础上根据等效持续负荷曲线的台阶状特征采用变宽度矩形精确描述，进而利用等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，利用拐点坐标描述等效持续负荷曲线，进而对其进行卷积及积分运算的卷积递推法。等效持续负荷曲线来源于负荷预测，是由离散点组成的台阶状曲线。等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，通过等效电量函数法得出，采用固定的间隔对持续负荷曲线进行积分，求出各间隔的等效电量，进而对电量进行卷积运算。卷积递推法将发电机组的随机停运和随机负荷模型结合起来，把发电机组的随机故障影响当成等效负荷，在原始持续负荷曲线的基础上不断修正，形成等效持续负荷曲线，进而完成随机生产模拟。卷积递推法通过增大系统等效负荷模拟发电机组的随机故障，其原理解释可参见图1。图1中，横坐标为负荷x，纵坐标为概率P(表示负荷大于或等于x的概率，即持续时间t/周期T)，最大负荷为xmax，f(0)(x)是原始持续负荷曲线，表示系统中所有发电机组应承担的总负荷。设第1台发电机组首先带负荷，其容量为C1，强迫停运率为q1。当这台发电机组处于运行状态时，它和其他发电机组应承担的负荷用f(0)(x)表示；当它处于故障停运时，f(0)(x)所表示的负荷应由除去发电机组1以外的其他发电机组承担。这样就相当于发电机组1和其他发电机组共同承担了向右平移了C1的负荷曲线(即f(0)(x-C1))的负荷。考虑随机停运影响后发电机组1的发电量为式中，p1＝1-q1，表示机组1正常运行的概率；积分部分为图1中阴影部分的面积。考虑发电机组1的随机停运影响后，系统的持续负荷曲线f(1)(x)为f(1)(x)＝p1f(0)(x)+q1f(0)(x-C1)(2)式(2)为发电机组1的随机停运与原始持续负荷曲线的卷积公式。f(1)(x)比f(0)(x)的总负荷电量增加了ΔE(对应于图1中右侧的阴影部分)，ΔE等于发电机组1由于随机停运而减少的发电量。对于第i台发电机组，上述结论可推广为f(i)(x)＝pi-1f(i-1)(x)+qi-1f(i-1)(x-Ci-1)(4)式中，Ci为发电机组i的容量，qi为其强迫停运率，pi＝1-qi表示正常运行概率；C为前i-1台发电机组的总发电容量。设系统中共有n台发电机组，总容量为Ct，全部机组卷积运算结束后，等效持续负荷曲线为f(n)(x)，最大等效负荷为xmax+Ct，如图2所示。系统可靠性指标，电力不足概率LOLP及电量不足期望EENS分别为LOLP＝f(n)(Ct)(5)系统可靠性指标计算是在所有机组都进行了卷积运算之后，由等效持续负荷曲线f(n)(x)得到。即使机组参与卷积运算的顺序不同，由于卷积运算满足交换律[9]，所以最终得到的f(n)(x)是相同的。当随机生产模拟用于发电系统可靠性评估时，系统可靠性指标与机组运行顺序及各机组发电量期望值无关。即机组带负荷顺序不同时，系统可靠性指标相同。当随机生产模拟用于发电系统运行优化时，需要按照经济优先顺序安排机组运行，并计算发电量期望值。当电力系统只有火电机组时，可以按照其平均煤耗的大小确定其带负荷顺序，在缺乏煤耗数据时可根据机组容量确定其带负荷顺序，随机生产模拟过程较为简单。实际应用中，水电厂的发电量是给定的，其大小由水文情况及水库调度决定。当电力系统有多座水电厂时，情况要复杂得多。水电厂的最优运行条件是机组的容量和电量都得到充分利用。如果峰荷条件下仍不能使机组的容量得到充分利用，说明水电厂给定的电量不足，出现了空闲容量，该情况下必须降低水电机组的工作容量。水电厂的来水受季节的影响较大，枯水期可能出现电量不足，机组容量得不到充分利用的情况。定义各水电厂的有效容量负载率如下：式中，rHi、EHi及SHi分别表示水电厂i的有效容量负载率、计划电量及水电机组集合。各水电厂的相对带负荷顺序可以根据有效容量负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法，其特征是：首先输入原始数据(负荷数据和机组技术数据)，形成原始持续负荷曲线，N台机组默认排序，然后计算机组i发电量，并修正等效持续负荷曲线，最后计算可靠性指标LOLP和EENS，其中，根据等效持续负荷曲线的离散性，采用稀疏卷积递推法，通过引入基准单位，将其拐点的横坐标整数化，在此基础上根据等效持续负荷曲线的台阶状特征采用变宽度矩形精确描述，进而利用等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，利用拐点坐标描述等效持续负荷曲线，进而对其进行卷积及积分运算的卷积递推法。

【技术特征摘要】
1.一种基于稀疏卷积递归的发电系统可靠性评估方法，其特征是：首先输入原始数据(负荷数据和机组技术数据)，形成原始持续负荷曲线，N台机组默认排序，然后计算机组i发电量，并修正等效持续负荷曲线，最后计算可靠性指标LOLP和EENS，其中，根据等效持续负荷曲线的离散性，采用稀疏卷积递推法，通过引入基准单位，将其拐点的横坐标整数化，在此基础上根据等效持续负荷曲线的台阶状特征采用变宽度矩形精确描述，进而利用等效持续负荷曲线拐点横坐标在连续整数空间分布中的稀疏性，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茵，杨小卫，苗增强，黄柳强，李秋文，巩德军，王刚，孙艳，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45