用于风电并网系统容量效益裕度计算及分配的方法

摘要

一种用于风电并网系统容量效益裕度计算及分配的方法，属于电力系统分析、运行与控制技术领域。本发明的目的是对于风电并网系统，利用一种基于系统可靠性指标的概率性方法计算系统的容量效益裕度的用于风电并网系统容量效益裕度计算及分配的方法。本发明的步骤是：采用时间序列法对风机风速进行短时预测；根据风机风速与输出功率之间的关系曲线；各风机出力求和即得到风电场综合出力；绘制系统发电裕度的概率分布曲线；求出此时系统的可靠性指标LOLE的值；求出各区域每一时刻的容量效益裕度；对容量效益裕度进行经济分配计算。本发明对于多区域风电并网系统，以经济性最佳为目标，满足可靠性为约束对容量效益裕度进行经济分配。

主权项

一种用于风电并网系统容量效益裕度计算及分配的方法，其特征在于：(1)采用时间序列法对风机风速进行短时预测，利用Jansen模型模拟风电场的尾流效应，X是两个风电机组的距离，叶轮半径为R，自然风速和受尾流影响的风速分别是v₀和v_x；平坦地形尾流风速计算式为：$v_x=v_0·[1-(1-{\left(1-C_T\right)}^{\frac{1}{2}})·{\left(\frac{R}{R+kX}\right)}^2]$C_T取0.2，衰减常数k＝0.5/ln(h/z₀)，其中h为轮毂高度，z₀为粗糙度，取0.002；利用风机功率特性曲线得到风电场出力模型W；(2)根据风机风速与输出功率之间的关系曲线，当风速小于切入风速V_ci或高于切出风速V_co时，机组出力为0；当风速从切入风速到额定风速V_r逐渐增大时，机组出力逐步增大；当达到或超过额定风速时，功率保持为额定功率P_r不变；得到其数量关系可用下式表示：其中，$B=\frac{1}{{(V_{ci}-V_r)}^2}[4(V_{ci}+V_r){\left(\frac{V_{ci}+V_r}{2V_r}\right)}^3-(3V_{ci}+V_r)]$$C=\frac{1}{{(V_{ci}-V_r)}^2}\left[2-4{\left(\frac{V_{ci}+V_r}{2V_r}\right)}^3\right]$(3)根据以上分析得出风机出力，将各风机出力求和即得到风电场综合出力为：$P_{total}=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_k\left(v_k\right);$(4)根据一天内每小时的风电场出力模型W，负荷预测模型L以及火电机组出力模型C，则系统发电裕度模型M＝W+C‑L；利用卷积公式$P_G(W+C=z)=\underset{k=-\infty }{\overset{\infty }{\Sigma }}{P}_W(W=z-k)·P_c(C=k);$计算得到M的概率质量函数，绘制系统发电裕度的概率分布曲线；(5)根据第(4)步的概率分布，引入系统可靠性指标缺电时间期望LOLE，对M取负值区域的概率进行累积分布处理后，求出此时系统的可靠性指标缺电时间期望LOLE的值；根据系统的可靠性指标LOLE，求出缺电区域此时时刻从其互联系统输入的CBM的大小；绘制以CBM取值为横坐标，LOLE大小为纵坐标的曲线图，得到此时互联区域间需传输的容量效益裕度的大小；(6)对于多区域电网，根据步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)求出各区域每一时刻的容量效益裕度，定义容量效益裕度为负的区域为受电区域，为正的区域为送电区域，以所花费用最小为目标，在送电区域各机组间将向受电区域输送的容量效益裕度进行分配，得到送电区域各机组分担的容量效益裕度，对容量效益裕度进行经济分配的目标函数为：$\min C\left(q_i\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left[F_i\left(q_i\right)\right];$约束条件为： 0≤q_i≤P_i‑p_i；$\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{q}_i\ge {\mathrm{CBM}}_A;$$\underset{i=1}{\overset{b}{\Sigma }}{q}_i\le {\mathrm{CBM}}_B;$$\underset{i=1}{\overset{c}{\Sigma }}{q}_i\le {\mathrm{CBM}}_C;$其中：P_i为机组i最大技术出力；p_i为机组i现有的有功出力；CBM_A为此时刻受电区域A为满足系统可靠性要求所需要的容量效益裕度；b、c分别为此时刻B、C区域可以提供容量效益裕度的机组数量；CBM_B、CBM_C为此时刻送电区域B、C在满足系统可靠性约束后可以提供的容量效益裕度；(7)对容量效益裕度进行经济分配的计算过程：设定种群规模size和遗传代数G，根据各机组装机容量和已发功率确定可用功率的范围，并产生初始种群，进行迭代，判断各区域机组是否满足容量效益裕度经济分配模型的约束条件： 0≤q_i≤P_i‑p_i$\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{q}_i\ge {\mathrm{CBM}}_A$$\underset{i=1}{\overset{b}{\Sigma }}{q}_i\le {\mathrm{CBM}}_B$$\underset{i=1}{\overset{c}{\Sigma }}{q}_i\le {\mathrm{CBM}}_C.$