一種兼顧經(jīng)濟性和可靠性的系統(tǒng)備用容量選取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全規(guī)劃運行領(lǐng)域，具體涉及一種兼顧經(jīng)濟性和可靠性的系 統(tǒng)備用容量選取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)中備用容量配置對于電網(wǎng)的安全運行有著舉足輕重的作用。電網(wǎng)的運行 備用可以在系統(tǒng)遭遇設(shè)備事故而被迫退出運行時，最大程度上保證電力系統(tǒng)對負荷和用戶 的持續(xù)供電能力。通常來說，系統(tǒng)中備用容量占負荷的比例越高，系統(tǒng)的可靠性水平也越 好。但是，備用比例超過一定程度時，對于可靠性水平的提升也趨于緩慢，并且過多的備用 容量也導致發(fā)電設(shè)備利用率低，影響運行的經(jīng)濟性等問題。因此，在保證系統(tǒng)一定程度的可 靠性運行水平下，選取經(jīng)濟效益最優(yōu)的備用容量是亟需認真考慮的問題。同時，可靠性和經(jīng) 濟性指標在單位和數(shù)量級上的差異很大，如何將兩種指標統(tǒng)一起來也是值得研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧經(jīng)濟性和可靠性的系統(tǒng)備用容量選取方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] 該系統(tǒng)備用容量選取方法，包括以下步驟：
[0006] 1)獲取系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機組的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)在研究時間范圍內(nèi)的時序負荷數(shù)據(jù)；
[0007] 2)將所述負荷數(shù)據(jù)變換為等效持續(xù)負荷數(shù)據(jù)，同時安排系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機組的帶負荷 順序；
[0008] 3)經(jīng)過步驟2)后，利用等效電量函數(shù)法計算系統(tǒng)的可靠性指標，并在保證系統(tǒng)一 定可靠性水平的情況下，運用二分法選取得到具有最優(yōu)經(jīng)濟性的系統(tǒng)備用容量。
[0009] 所述發(fā)電機組均為火電機組，所述發(fā)電機組的數(shù)據(jù)包括機組名稱、裝機容量、強迫 停運率以及發(fā)電成本。
[0010] 所述帶負荷順序根據(jù)采用快速排序法對所有火電機組按發(fā)電成本進行排序的結(jié) 果確定，該快速排序法包括以下步驟：
[0011] 3.1)任意選取系統(tǒng)內(nèi)一個火電機組的發(fā)電成本作為基準值；
[0012] 3.2)將剩余的火電機組的發(fā)電成本與該基準值分別比較，并將發(fā)電成本大于該基 準值的火電機組排列在所選取火電機組的一側(cè)，而將發(fā)電成本小于該基準值的火電機組排 列在所選取火電機組的另一側(cè);據(jù)此，將所述剩余的火電機組劃分為兩部分；
[0013] 3.3)將步驟3.2)得到的兩部分火電機組分別按照步驟3.1)和3.2)的方式，再次進 行比較和劃分，新劃分出的兩部分火電機組的排列次序與步驟3.2)-致，當劃分出的兩部 分火電機組內(nèi)的機組數(shù)目為1，即完成將系統(tǒng)火電機組按照發(fā)電成本排序的過程。
[0014]所述選取得到具有最優(yōu)經(jīng)濟性的系統(tǒng)備用容量具體包括以下步驟：
[0015] 4.1)定義變量心和此，并計算當前系統(tǒng)備用容量R下系統(tǒng)的可靠性指標;若系統(tǒng)的 可靠性指標滿足可靠性要求，則令辦等于R，并且令R2等于〇;若系統(tǒng)的可靠性指標不滿足可 靠性要求，則令Ri等于系統(tǒng)火電機組容量總和，并且令R2等于R;
[0016] 4.2)利用
選取當前系統(tǒng)備用容量R，然后再次計算得出該當前系統(tǒng)備用 容量R下系統(tǒng)的可靠性指標;若系統(tǒng)的可靠性指標不滿足可靠性要求，則令R2 = R，并重新選 取
以及計算對應(yīng)的系統(tǒng)的可靠性指標，直至系統(tǒng)的可靠性指標滿足可靠性要求； 若系統(tǒng)的可靠性指標滿足可靠性要求，則轉(zhuǎn)至步驟4.3);
[0017] 4.3)當1?1-1^￡時，結(jié)束選取，否則令1? 1 = 1?后返回步驟4.2)，￡表示給定的迭代的間 隔。
[0018] 所述e的取值采用系統(tǒng)備用容量能夠調(diào)節(jié)的最小值。
[0019] 所述可靠性指標選自L0LE，L0LE表示研究時間范圍下的系統(tǒng)電力不足期望，若 L0LE>L0LEb，則表示系統(tǒng)的可靠性指標不滿足可靠性要求，若L0LE < LOLEb，則表示系統(tǒng)的 可靠性指標滿足可靠性要求，LOLEb表示電力不足期望基準。
[0020] 所述步驟4.1)中，當前系統(tǒng)備用容量R的計算方法如下；
[0021] R= 2Pg-Pi max
[0022] 其中，I：Pc表示系統(tǒng)火電機組的總?cè)萘浚琍i max表示研究時間范圍內(nèi)系統(tǒng)負荷的峰 值。
[0023] 所述系統(tǒng)備用容量選取方法還包括以下步驟：
[0024] 在步驟4.1)中以及選取結(jié)束后，分別按照如下公式計算用于評價系統(tǒng)備用容量綜 合效益的指標F:
[0026]其中，R為當前系統(tǒng)備用容量；L0LE表示研究時間范圍下的系統(tǒng)電力不足期望； LOLEb表示電力不足期望基準;w為可靠性權(quán)重系數(shù);Rrate^R占負荷峰值Pi max的比重;a的取 值范圍為10%~20%。
[0027] 所述w的取值范圍為0<w<l。
[0028]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0029] 本發(fā)明將等效電量函數(shù)法(等效電量法)應(yīng)用于電力系統(tǒng)備用容量的選取上，通過 計算可以找到滿足一定可靠性水平下電力系統(tǒng)的經(jīng)濟最優(yōu)備用容量，選取過程不僅兼顧了 經(jīng)濟性和可靠性，而且可以提高備用配置方案的綜合效益，可為電網(wǎng)規(guī)劃運行人員提供合 理的建議。
[0030] 進一步的，本發(fā)明所提出的快速排序法是在同數(shù)量級的排序方法中平均性能最好 的，例如，優(yōu)于現(xiàn)有的冒泡排序方法。
[0031] 進一步的，本發(fā)明所采用的二分法選取備用容量的思想，當?shù)拈g隔趨于很小， 此時得到的R即為兼顧可靠性和經(jīng)濟性的最優(yōu)備用容量，具有計算(選取)速度快的優(yōu)點。
[0032] 進一步的，本發(fā)明利用等效電量法得到可靠性指標L0LE再結(jié)合經(jīng)濟性指標，計算 得到備用配置綜合評價指標F，可以有效地對當前系統(tǒng)備用容量配置方案進行綜合效益的 評估。
【附圖說明】
[0033]圖1為兼顧經(jīng)濟性和可靠性的備用容量選取方法的程序流程圖。
[0034]圖2為等效持續(xù)負荷曲線。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細說明。
[0036] 參見圖1，本發(fā)明所述一種兼顧經(jīng)濟性和可靠性的系統(tǒng)備用容量選取方法，涉及機 組的發(fā)電成本和強迫停運率，通過卷積運算不斷修正等效負荷電量函數(shù)，得到可靠性指標， 并提出評價備用容量配置方案綜合效益的指標，最終運用二分法思想取得滿足一定可靠性 水平下的經(jīng)濟最優(yōu)系統(tǒng)備用容量。
[0037] 某簡單系統(tǒng)的機組數(shù)據(jù)(均為火電機組，機組數(shù)目N = 7)和日負荷曲線數(shù)據(jù)如表1 和表2所示：
[0038]表1.發(fā)電機組數(shù)據(jù)
[00411表2.日負荷曲線數(shù)據(jù)
[0043] 運用快速排序法將火電機組按發(fā)電成本由小到大排列，為后續(xù)的等效電量法機組 帶負荷順序提供依據(jù)：
[0044] 步驟一、先任意選取系統(tǒng)內(nèi)一個火電機組的發(fā)電成本作為基準值，通常是選擇第 一個或者最后一個機組的發(fā)電成本作為基準。
[0045] 步驟二、將剩余的火電機組的發(fā)電成本與該機組的發(fā)電成本(基準值)分別比較， 大于該機組發(fā)電成本(基準值)的機組放置在后面，小于該機組發(fā)電成本(基準值)的機組放 置于前面，于是按照該機組發(fā)電成本(基準值)為參考，就將所述剩余的火電機組劃分為兩 部分機組。
[0046] 步驟三、將這兩部分機組分別按照步驟一和二的方式，再次進行比較和劃分，直至 最后劃分出的兩部分機組數(shù)目為1，即完成機組按照發(fā)電成本由小到大排序的過程。
[0047] 火電機組的發(fā)電成本越低，則該火電機組的帶負荷順序越靠前。
[0048]將表2所示日負荷數(shù)據(jù)重新整理，形成等效持續(xù)負荷曲線（圖2)。
[0049] 下面敘述利用等效電量函數(shù)法得到可靠性指標LOLE:
[0050] 根據(jù)等效持續(xù)負荷曲線(ELDC)，把x軸（圖2)按步長Ax分段，定義一個離散的等效 電量函數(shù)(EEF): jc+Ax' jv+At
[0051 ] ￡(./)= j F(x)dx = T J (1) X. .A
[0052] 式中：
[0053] J=<x/Ax>+1 (2)
[0054] E(J)相應(yīng)于從x到x+AX這一段負荷曲線下的面積，即該段負荷對應(yīng)的電量，在等 效持續(xù)負荷曲線上呈現(xiàn)為由高到低的脈沖串。等效電量函數(shù)(EEF)是把發(fā)電機組停運影響 考慮在內(nèi)的電量函數(shù)。
[0055] 設(shè)原始負荷曲線的函數(shù)為f(())(X)，對應(yīng)的電量函數(shù)為E(())(J)。在安排完第i-1臺發(fā) 電機組運行以后，ELDC修改為f (m(X)對應(yīng)曲線，相應(yīng)的EEF為E(m(J)。這時如果安排第i 臺發(fā)電機組投入運行，則ELDC (i)可由下式對應(yīng)曲線表示：<