考虑时序特性的电力系统随机生产模拟

随着新能源产业的快速发展,风电场和光伏电站的随机性、间歇性和波动性对电力系统规划运行和安全经济运行产生了巨大的影响,从而对电力系统随机生产模拟的准确性和灵敏性提出了更高的要求。因此,本文先介绍了随机生产模拟的经济技术指标和实现方法,并分析了基于持续负荷曲线的随机生产模拟方法的不足。针对传统随机生产模拟方法忽略负荷及新能源时序特性,不能考虑系统和机组运行约束,不便获得机组冷、热启动次数和动态成本等问题,本文对考虑时序特性的电力系统随机生产模拟方法展开了研究。首先,针对负荷及新能源出力的时序特性,以及常规火电机组的不同运行状态(如降额、间歇、连续)和分段情况,本文建立了时序负荷模型和多状态机组模型。其中,时序负荷模型提取了负荷的频率转移信息;多状态机组模型考虑了机组的爬坡时间限制、启动失败概率及最小开停机时间限制。另外,本文介绍了机组条件强迫停运率的概念及计算方法,并分析了其与传统的强迫停运率的区别。其次,在前述负荷与机组模型的基础上,本文提出了一种考虑负荷与新能源时序特性的电力系统随机生产模拟方法。该方法引入了系统爬坡和旋转备用容量约束,并给出了系统约束中各参数的修正方法。为提高新能源的接纳量,降低系统的燃料成本,本文以优先接纳风、光为前提,在满足系统约束的条件下,按单位燃料成本较小的火电机组优先投运的原则来确定机组的投运顺序,并根据机组的运行情况进行等值负荷曲线的卷积运算,最终获得系统的各项经济技术指标。再次,本文对考虑负荷与新能源时序特性的随机生产模拟方法进行了详细地分析。为了验证该方法的正确性与有效性,将该方法与等效电量函数法的结果作了比较,并采用控制变量法说明了考虑机组运行因素的必要性。同时,文中还单独分析了负荷、风电、光伏发电的时序特性对随机生产模拟的影响。最后,为考虑风、光及负荷预测出力的不确定性,本文将蒙特卡洛模拟法与解析法相结合,建立了一种考虑风光荷不确定性的随机生产模拟方法,并分别分析了风电、光伏发电、负荷预测出力不确定性对随机生产模拟的影响。文中首先采用模拟法对风、光、负荷时序出力的预测误差进行抽样,并经计算获得含风光荷不确定性的净负荷曲线各统计参数的分布函数,然后进行等值负荷的卷积运算和生产模拟。为验证本文所提方法的实际应用价值,文中以我国某省实际电网为例,对电网的风电接纳能力和弃风情况进行了评估。