一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法技术方案

本发明专利技术提供一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，生成全年风电出力时间序列；生成全年负荷时间序列；建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列，确定大规模风电并网系统调峰需求并绘制调峰需求曲线及统计调峰需求指标。本发明专利技术提出的方法简单、实用且可操作性强；避免了传统的仅考虑发电机强迫停运的状态转移抽样方法中还需要进行机组组合的问题；能够为解决大规模风电并网系统调峰能力不足问题提供准确且有效的分析方法和评估指标；能够直观的反应风电并网系统的调峰需求；保证了大规模风电并网系统的运行稳定性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法
本专利技术涉及电力系统规划领域，具体涉及一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法。
技术介绍
风电出力具有波动性和不确定性，往往与负荷曲线不一致，在夜间低谷负荷时段系统接纳风电的能力受到常规发电机组最低技术出力的限制。当风电并网规模较大时，就会因系统低谷负荷时段调峰能力不足而导致大量弃风。尤其在燃煤火电和供热机组装机比例较高的地区，调峰不足成为制约风电消纳能力的主要因素。由于风电出力的随机性，很难准确描述风电并网会引起多大程度的调峰需求的增加。在规划阶段，往往会考虑最严重的情况，也就是认为负荷高峰时段风电出力为零，负荷低谷时段风电出力最大，风电带来的调峰需求的增加就等于风电的接入容量。这种做法实际上是严重放大了风电带来的负面影响，不利于风电的发展。因此在评估风电并网系统调峰需求时应考虑风电、负荷以及发电机组的随机性。目前，序贯蒙特卡罗模拟技术能够有效考虑与时序相关的因素，可以用来对大规模风电并网系统的调峰问题进行仿真。通常序贯蒙特卡洛模拟中都是采用两状态模型来表示常规的发电机组，仅考虑发电机的运行和强迫停运状态，而未考虑发电机的计划停运状态。因此在每次抽样得到发电机组的状态后，还需要进行复杂的机组组合计算，不具有实际的可操作性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，该方法简单、实用且可操作性强；避免了传统的仅考虑发电机强迫停运的状态转移抽样方法中还需要进行机组组合的问题；能够为解决大规模风电并网系统调峰能力不足问题提供准确且有效的分析方法和评估指标；能够直观的反应风电并网系统的调峰需求；保证了大规模风电并网系统的运行稳定性与可靠性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，所述大规模风电并网系统中设有发电机组；所述方法包括如下步骤：步骤1.生成全年风电出力时间序列；步骤2.生成全年负荷时间序列；步骤3.建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列，确定大规模风电并网系统调峰需求；步骤4.绘制调峰需求曲线；步骤5.统计调峰需求指标。优选的，所述步骤1包括：1-1.采用自回归滑动平均模型生成所述大规模风电并网系统的风速时间序列；1-2.根据所述风速时间序列得到系统风电出力时间序列Pwind(t)。优选的，所述步骤2包括：以某地区某一历史年度全年负荷时间序列为基准，用目标年的负荷增长率n对历史负荷曲线进行修正，并利用标准正态分布来描述负荷的随机波动性，得到全年负荷时间序列Pload(t)：式(1)中：表示均值为0、方差为的正态分布。优选的，所述步骤3包括：3-1.建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列Sg,i(t),i＝1,2,…N；其中，Sg,i(t)为一个表示t时刻第i台发电机是否处于运行状态的二元变量序列；N为发电机的台数；Sg,i(t)为“0”表示发电机处于停运状态；Sg,i(t)为“1”表示发电机处于运行状态；3-2.输入第i台发电机组的强迫停运频率、计划停运频率、强迫故障平均修复时间以及计划停运平均修复时间；计算强迫停运修复率和计划停运修复率；3-3.根据马尔可夫过程原理，计算发电机组处于不同状态的概率；3-4.确定发电机组的初始状态；3-5.确定发电机组的状态转移时间序列。优选的，所述3-2包括：输入第i台发电机组的强迫停运频率fi、计划停运频率fp,i、强迫故障平均修复时间MTTRi以及计划停运平均修复时间MTTRp,i；以一年为统计周期，计算强迫停运修复率μi和计划停运修复率μp,i为：优选的，所述3-3包括：根据马尔可夫过程原理，计算发电机组的强迫停运故障率λi和计划停运故障率λp,i：进而求得发电机组处于运行、强迫停运和计划停运状态的概率：式(4)中：Pup,i、Pfo,i和Ppo,i分别为发电机组处于运行、强迫停运和计划停运状态的概率。优选的，所述3-4包括：a.生成(0，1)之间均匀分布的随机数α；若α＜Ppo,i，则判断所述发电机组处于计划停运状态，判断结束；若α≥Ppo,i，则判断所述发电机组处于非计划停运状态，进入步骤b。b.再次生成(0，1)之间均匀分布的随机数β；若β＜Pfo,i，则判断发电机组处于强迫停运状态；若β≥Pfo,i，则判断发电机组处于运行状态。优选的，所述3-5包括：c.若所述发电机组处于计划停运状态，则计算所述发电机组处于计划停运状态的时间为：式(5)中，γ1为在(0，1)之间按均匀分布抽取的随机数；所述发电机组的状态转移为运行状态。d.若所述发电机组处于强迫停运状态，计算所述发电机的强迫故障修复时间为：其中γ2为在(0，1)之间按均匀分布抽取的随机数；且所述发电机组的状态转移为运行状态；e.若所述发电机组处于运行状态，则分别计算计划停运前持续运行时间和强迫停运前持续运行时间为：式(7)中，γ3和γ4为在(0，1)之间按均匀分布抽取的随机数；若则所述发电机组处于运行状态的时间为且下一时刻所述发电机组转移至计划停运状态，并返回步骤c，直到完成一年8760小时的模拟；若则所述发电机组处于运行状态的时间为且下一时刻所述发电机组转移至强迫停运状态，并返回步骤d，直到完成一年8760小时的模拟；f.经过若干年模拟，统计模拟得到的各年度发电机处于运行状态的概率Pup,i*，直到满足如下收敛条件：式(8)中，X为发电机处于运行状态的概率Pup,i*，M为模拟年数，E(X)为X的均值，σ(X)为X的标准差；g.得到所述发电机组状态转移序列Sg,i(t)。优选的，所述步骤4包括：4-1.根据各类所述发电机组在不同时期的出力上下限，计算得到所述大规模风电并网系统各个时刻的发电最小出力为：式(9)中，Ps,min(t)为t时刻系统发电最小出力，Pi,min(t)为第i台发电机在t时刻的最小技术出力；N为发电机的总数；4-2.计算所述大规模风电并网系统的等效负荷PLoadDE(t)：PLoadDE(t)＝Pload(t)-Pwind(t)(10)4-3.计算所述大规模风电并网系统的调峰功率需求PPS(t)：PPS(t)＝Ps,min(t)-PLoadDE(t)(11)4-4.绘制系统调峰需求曲线。优选的，所述步骤5包括：5-1.统计一年中PPS＞0的次数即为年调峰不足次数NPSCI；5-2.统计全年的调峰不足电量为5-3.将每一次调峰不足的最大功率确定为调峰不足功率PPSCI,j；5-4.将各次调峰不足功率PPSCI,j和调峰不足容量WPSCI,j按照由小到大的顺序进行排序，得到满足概率水平要求的系统调峰需求。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，生成全年风电出力时间序列；生成全年负荷时间序列；建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列，确定大规模风电并网系统调峰需求并绘制调峰需求曲线及统计调峰需求指标。本专利技术提出的方法简单、实用且可操作性强；避免了传统的仅考虑发电机强迫停运的状态转移抽样方法中还需要进行机组组合的问题；能够为解决大规模风电并网系统调峰能力不足问题提供准确且有效的分析方法和评估指标；能够直观的反应风电并网系统的调峰需求；保证了大规模风电并网系统的运行稳定性与可靠性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，所述大规模风电并网系统中设有发电机组；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.生成全年风电出力时间序列；步骤2.生成全年负荷时间序列；步骤3.建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列，确定大规模风电并网系统调峰需求；步骤4.绘制调峰需求曲线；步骤5.统计调峰需求指标。

【技术特征摘要】
1.一种大规模风电并网系统调峰需求确定方法，所述大规模风电并网系统中设有发电机组；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.生成全年风电出力时间序列；步骤2.生成全年负荷时间序列；步骤3.建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列，确定大规模风电并网系统调峰需求；步骤4.绘制调峰需求曲线；步骤5.统计调峰需求指标。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：1-1.采用自回归滑动平均模型生成所述大规模风电并网系统的风速时间序列；1-2.根据所述风速时间序列得到系统风电出力时间序列Pwind(t)。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：以某地区某一历史年度全年负荷时间序列为基准，用目标年的负荷增长率n对历史负荷曲线进行修正，并利用标准正态分布来描述负荷的随机波动性，得到全年负荷时间序列Pload(t)：式(1)中：表示均值为0、方差为的正态分布。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：3-1.建立计及发电机计划停运的常规发电机组状态转移序列Sg,i(t),i＝1,2,…N；其中，Sg,i(t)为一个表示t时刻第i台发电机是否处于运行状态的二元变量序列；N为发电机的台数；Sg,i(t)为“0”表示发电机处于停运状态；Sg,i(t)为“1”表示发电机处于运行状态；3-2.输入第i台发电机组的强迫停运频率、计划停运频率、强迫故障平均修复时间以及计划停运平均修复时间；计算强迫停运修复率和计划停运修复率；3-3.根据马尔可夫过程原理，计算发电机组处于不同状态的概率；3-4.确定发电机组的初始状态；3-5.确定发电机组的状态转移时间序列。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述3-2包括：输入第i台发电机组的强迫停运频率fi、计划停运频率fp,i、强迫故障平均修复时间MTTRi以及计划停运平均修复时间MTTRp,i；以一年为统计周期，计算强迫停运修复率μi和计划停运修复率μp,i为：6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述3-3包括：根据马尔可夫过程原理，计算发电机组的强迫停运故障率λi和计划停运故障率λp,i：进而求得发电机组处于运行、强迫停运和计划停运状态的概率：式(4)中：Pup,i、Pfo,i和Ppo,i分别为发电机组处于运行、强迫停运和计划停运...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊玲，秦晓辉，贺海磊，张彦涛，梁才浩，周勤勇，刘岩，宋卓然，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11