本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估領(lǐng)域，特別是涉及了一種計(jì)及需求響應(yīng)的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：智能電網(wǎng)以及信息通訊技術(shù)的發(fā)展，使得靈活負(fù)荷參與智能電網(wǎng)的雙向互動(dòng)成為可能。靈活負(fù)荷參與需求響應(yīng)，不僅可以提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，也會(huì)減少環(huán)境污染。然而，靈活負(fù)荷參與需求響應(yīng)會(huì)影響給電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。比如，負(fù)荷轉(zhuǎn)移可能導(dǎo)致“峰上加峰”，從而給系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響?；谀M的方法可以更好地展現(xiàn)負(fù)荷的時(shí)序特性，為更好的評(píng)估系統(tǒng)在新環(huán)境下的可靠性，提出一種計(jì)及需求響應(yīng)的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)，提供一種計(jì)及需求響應(yīng)的多狀態(tài)電力系統(tǒng)可靠性計(jì)算方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：1)基于負(fù)荷的馬爾可夫過(guò)程模型，建立計(jì)及需求響應(yīng)的負(fù)荷多狀態(tài)馬爾可夫過(guò)程模型，具體是：在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，將靈活負(fù)荷FLl分為削減負(fù)荷FLCl、轉(zhuǎn)移負(fù)荷FLSl和不需改變負(fù)荷FLWl，即FLl＝FLCl+FLSl+FLWl,1≤l≤N；2)采用時(shí)序蒙特卡洛模擬方法，初始化模擬變量，進(jìn)行多次模擬，直到達(dá)到總模擬次數(shù)ns則停止模擬；3)根據(jù)每次模擬的數(shù)據(jù)，采用以下公式計(jì)算電力系統(tǒng)的可靠性，包括電量不足期望值(EENS)和電力不足時(shí)間概率(LOLP)：LOLP(t)＝m(t)/ns(△D′n>0)其中，ns為模擬總次數(shù)，△D′n表示第n次模擬時(shí)計(jì)及需求響應(yīng)的系統(tǒng)功率缺額，tn為第n次模擬時(shí)系統(tǒng)功率不足的持續(xù)時(shí)間，t表示電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，mn(t)為在時(shí)間t內(nèi)計(jì)及需求響應(yīng)的系統(tǒng)功率缺額大于0的次數(shù)，系統(tǒng)電力不足時(shí)間概率隨系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間而改變。如圖1所示，所述步驟1)中負(fù)荷的馬爾可夫過(guò)程模型是指在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，將負(fù)荷分為不同時(shí)段的負(fù)荷水平，共有N個(gè)負(fù)荷水平以時(shí)序相連，負(fù)荷水平l與負(fù)荷水平(l+1)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率為λl,l+1，1≤l≤N-1，負(fù)荷水平N與負(fù)荷水平1之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率為λN,1；并將負(fù)荷Ll分為不可控制負(fù)荷ULl和靈活負(fù)荷FLl，即Fl＝ULl+FLl,1≤l≤N。所述步驟1)中負(fù)荷水平l與負(fù)荷水平(l+1)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移率λl,l+1＝△Tl,l+1，△Tl,l+1表示負(fù)荷水平l與負(fù)荷水平(l+1)之間的時(shí)間間隔。每次模擬是針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)段內(nèi)的負(fù)荷水平分別采用以下具體過(guò)程進(jìn)行模擬：2.1)對(duì)發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)特性進(jìn)行模擬，獲得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量；2.2)對(duì)負(fù)荷的時(shí)序過(guò)程進(jìn)行模擬，獲得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷量；2.3)將電力系統(tǒng)發(fā)電量G和負(fù)荷量Ll進(jìn)行比較，進(jìn)而選擇性進(jìn)行控制，獲得計(jì)及需求響應(yīng)后的系統(tǒng)功率缺額。所述步驟2.2)中，若電力系統(tǒng)發(fā)電量G不小于負(fù)荷量Ll，則不進(jìn)行需求響應(yīng)控制，即系統(tǒng)功率缺額為0；若電力系統(tǒng)發(fā)電量G小于負(fù)荷量Ll，則實(shí)施需求響應(yīng)方式進(jìn)行控制。進(jìn)行需求響應(yīng)之前的功率缺額為△D＝Ll-G，采取需求響應(yīng)控制使得負(fù)荷量變?yōu)長(zhǎng)l′后，系統(tǒng)功率缺額變?yōu)椤鱀′＝Ll′-G。所述的實(shí)施需求響應(yīng)方式進(jìn)行控制具體是將靈活負(fù)荷以負(fù)荷削減方式、負(fù)荷轉(zhuǎn)移方式或者以上兩種方式的結(jié)合進(jìn)行控制。所述負(fù)荷削減方式是指在靈活負(fù)荷FLl中將負(fù)荷進(jìn)行削減，削減的負(fù)荷量為當(dāng)前時(shí)段下負(fù)荷水平中的削減負(fù)荷FLCl。所述負(fù)荷轉(zhuǎn)移方式是指將當(dāng)前時(shí)段的負(fù)荷水平l的負(fù)荷轉(zhuǎn)移量FLSl轉(zhuǎn)移到下一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷水平(l+1)上，同時(shí)將上一個(gè)時(shí)段的負(fù)荷水平的負(fù)荷轉(zhuǎn)移量FLSl-1轉(zhuǎn)移到當(dāng)前時(shí)段的負(fù)荷水平l上。即得到需求響應(yīng)后負(fù)荷為：Ll′＝Ll-FLCl-FLSl+FLSl-1＝ULl+FLl-FLCl-FLSl+FLSl-1＝ULl+FLWl+FLSl-1其中，Ll′表示需求響應(yīng)控制后的負(fù)荷量，Ll表示處于負(fù)荷水平l時(shí)的負(fù)荷。所述的實(shí)施需求響應(yīng)方式進(jìn)行控制采用以負(fù)荷削減方式和負(fù)荷轉(zhuǎn)移方式的結(jié)合進(jìn)行處理，具體是：若當(dāng)前時(shí)段下靈活負(fù)荷FLl小于控制之前的功率缺額△D，即FLl<△D，則控制之后的功率缺額為：△D′＝Ll′-G＝Ll-G-FLCl-FLSl+FLSl-1>0其中，Ll′為實(shí)施需求響應(yīng)后的負(fù)荷，Ll′＝Ll-FLCl-FLSl+FLSl-1；若當(dāng)前時(shí)段下靈活負(fù)荷FLl不小于控制之前的功率缺額△D，即FLl≥△D，則控制之后的功率缺額為：△D′＝△D-FLCl-FLSl+FLSl-1。所述步驟2.2)對(duì)負(fù)荷的時(shí)序過(guò)程進(jìn)行模擬時(shí)，初始的負(fù)荷水平持續(xù)時(shí)間采用以下公式計(jì)算：假設(shè)系統(tǒng)在初始時(shí)刻的負(fù)荷水平為l0，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)U0使其服從區(qū)間(0,1)上的均勻分布，則初始的負(fù)荷水平持續(xù)時(shí)間為：其中，，lnU0表示自然對(duì)數(shù)。上述公式是假設(shè)系統(tǒng)在初始時(shí)刻的負(fù)荷水平為l0，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)U0使其服從區(qū)間(0,1)上的均勻分布，繼續(xù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)并得到負(fù)荷水平持續(xù)時(shí)間，直到所有的負(fù)荷水平持續(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法考慮需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)的運(yùn)行，基于多狀態(tài)馬爾可夫過(guò)程模型及時(shí)序蒙特卡洛模擬算法評(píng)估考慮需求響應(yīng)的電力系統(tǒng)可靠性，可精確分析考慮需求響應(yīng)的復(fù)雜電力系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明在工程應(yīng)用方面，可以有效評(píng)估考慮需求響應(yīng)后的實(shí)際電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供參考，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。本發(fā)明在理論分析方面，進(jìn)一步完善電力系統(tǒng)可靠性理論，對(duì)電力系統(tǒng)的理論分析及工程應(yīng)用具有重要作用，為解決考慮需求響應(yīng)的電力系統(tǒng)可靠性分析提供了一條行之有效的技術(shù)途徑。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明負(fù)荷的馬爾可夫過(guò)程模型示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施需求響應(yīng)過(guò)程中的負(fù)荷馬爾可夫過(guò)程模型。圖3是本發(fā)明實(shí)施需求響應(yīng)后的負(fù)荷馬爾可夫過(guò)程模型。圖4是負(fù)荷時(shí)序模擬圖。圖5是實(shí)施例系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。圖6是實(shí)施例系統(tǒng)電力不足時(shí)間概率(LOLP)變化圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖作進(jìn)一步說(shuō)明如下。本發(fā)明的實(shí)施例如下：本實(shí)施例以改進(jìn)后的IEEERBTS系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖5所示。系統(tǒng)負(fù)荷峰值為185MW，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間設(shè)定為100小時(shí)。負(fù)荷在24小時(shí)內(nèi)分為4個(gè)負(fù)荷水平(低谷、平時(shí)段1、高峰、平時(shí)段2)，其中0-6h為低谷時(shí)段，其負(fù)荷水平為日負(fù)荷峰值的67％；6-8h為平時(shí)段1，其負(fù)荷水平為日負(fù)荷峰值的86％；8-21h高峰時(shí)段，其負(fù)荷水平為日負(fù)荷峰值的100％；21-24h為平時(shí)段2，其負(fù)荷水平為日負(fù)荷峰值的83％。系統(tǒng)不同負(fù)荷水平的轉(zhuǎn)移率如表1所示。靈活負(fù)荷的總量占負(fù)荷峰值的20％。本實(shí)施例考慮三種需求響應(yīng)方式，第一種是負(fù)荷削減方式，所有的靈活負(fù)荷均可進(jìn)行負(fù)荷削減；第二種是負(fù)荷轉(zhuǎn)移方式，所有的靈活負(fù)荷均可進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移；第三種是負(fù)荷削減和負(fù)荷轉(zhuǎn)移同時(shí)實(shí)施，參與負(fù)荷削減和負(fù)荷轉(zhuǎn)移的靈活負(fù)荷各占50％。本實(shí)施例將分別計(jì)算這三種需求響應(yīng)方式下系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，并將其進(jìn)行對(duì)比。此外，為了說(shuō)明實(shí)施需求響應(yīng)對(duì)電力系可靠性的影響，實(shí)施例以不進(jìn)行需求響應(yīng)的系統(tǒng)可靠性為基準(zhǔn)。本實(shí)施例的蒙特卡洛模擬次數(shù)設(shè)置為10萬(wàn)次。表1系統(tǒng)不同負(fù)荷水平之間的轉(zhuǎn)移率轉(zhuǎn)移率(/h)低谷平時(shí)段1高峰平時(shí)段2低谷-1/600平時(shí)段10-1/20高峰00-1/13平時(shí)段21/300-采用本發(fā)明所提出的方法進(jìn)行可靠性計(jì)算。為當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為100h時(shí)，不進(jìn)行需求響應(yīng)的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)電量不足期望值(EENS)為3.9513MWh，系統(tǒng)電力不足時(shí)間概率(LOLP)如圖6(實(shí)線)所示?？紤]三種不同方式的需求響應(yīng)后，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為100h時(shí)，實(shí)施例系統(tǒng)的電量不足期望值(EENS)分別為0.0426MWh、3.5101MWh、1.3305MWh，系統(tǒng)電力不足時(shí)間概率(LOLP)如圖6(虛線)所示。通過(guò)這兩個(gè)可靠性指標(biāo)的計(jì)算和對(duì)比分析，可以看出，系統(tǒng)的可靠性也隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加而減小，實(shí)施負(fù)荷削減對(duì)提高系統(tǒng)可靠性的作用最大；其次是同時(shí)實(shí)施負(fù)荷削減和負(fù)荷轉(zhuǎn)移；最次是實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)移。在本實(shí)施例中可以看到，僅進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移的電力不足時(shí)間概率在一些時(shí)間段大于未進(jìn)行需求響應(yīng)的系統(tǒng)，說(shuō)明對(duì)于本發(fā)明中所提出的實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)移進(jìn)行需求響應(yīng)的方式并不一定會(huì)提高系統(tǒng)可靠性，進(jìn)一步驗(yàn)證了本研究的必要性。最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上示例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或同等替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者同等替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3