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专利号: 2014100064215
申请人: 广西大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电力系统风电消纳能力评估方法,所述电力系统包括用电负荷、大功率蓄电池、输电电网,与输电电网相连接的若干个风电、水电和火电发电机组;用电负荷、大功率蓄电池分别与输电电网电连接,其评估过程包括如下步骤:(1-1)在计算机中进行多情景的设置:

设定情景1:E=0,Pwn=0表示风电容量为0并且未连接大功率蓄电池的电力系统;

设定情景2:E=0;Pwn=ΔP,2ΔP,3ΔP,…,nΔP为风力发电机组有输出功率并且未连接大功率蓄电池的电力系统;

设定情景3:E=ΔE,2ΔE,3ΔE,…,mΔE;Pwn=0表示风电容量为0并且连接大功率蓄电池的电力系统;

设定情景4:E=ΔE,2ΔE,3ΔE,…,mΔE;Pwn=ΔP,2ΔP,3ΔP,…,nΔP为连接了大功率蓄电池并且风力发电机组有输出功率的电力系统;其中,E为各个大功率蓄电池的储能容量,Pwn为风电容量,m为储能递增步数,ΔE为储能递增步长,n为风电容量的递增步数,ΔP为风电容量的递增步长;

(1-2)计算综合净负荷曲线:

(1-2-1)计算机从电力系统中获得负荷功率数据和风电输出功率数据,利用负荷功率数据减去风电输出功率值,从而画出净负荷曲线;

(1-2-2)修正净负荷曲线,得到综合净负荷曲线:计算机在净负荷曲线低谷值左、右选取n2个等间隔时刻t1,t2,…,tn2,读取各个时刻的净负荷值 利用公式 计算净负荷谷值P′min,Δt为相邻时刻的时间差,将净负荷曲线小于P′min的所有数值沿纵坐标平移至P′min,得到综合净负荷曲线;

(1-3)计算不同情景下的系统充裕性指标:

(1-3-1)将风力发电机组的输出功率值输入到计算机中,各风电功率值组合成风电场风功率序列,读取风力发电机组的调峰容量以及负荷时序曲线;

(1-3-2)建立综合净负荷分级水平和调峰需求分级水平:利用核密度估计法计算系统综合净负荷的累积概率分布函数FL,将综合净负荷水平均分为KL个等级,设定Lload,k为第k级综合净负荷水平,利用公式计算第1至KL级综合净负荷水平的概率 和 其中 为FL的逆函数,为 的自变量为 时的值;

(1-3-3)利用核密度估计法计算系统调峰需求的累积分布函数FW,将系统调峰需求水平平均分为KL个等级,设定Preq,k为第k级调峰需求水平,利用公式计算第1至KL级调峰需求水平的概率 和 其中, 为FW的逆函数,为 的自变量为 时的值;

(1-4)对储能容量为E和风电容量为Pwn的系统充裕性进行评估:(1-4-1)计算机对等级为1至KL的综合净负荷水平和系统调峰需求所对应的水力和火力发电机组的运行状态进行抽样,设定N为抽样总次数,设定k的初始值为1;

(1-4-2)利用公式RG=PGmax-PGmin计算第k级第i次抽样的每台运行水力和火力发电机组的可调容量RG,利用公式Preserse=∑RG计算总的调峰容量Preserve,其中,PGmax为每台火力和水力发电机组的输出功率最大值;PGmin为每台火力和水利发电机组的输出功率最小值;i=

1,…,N;

(1-4-3)利用公式PRNE,i=max{0,(Preq,k-Preserve)}计算第k级第i次抽样中的调峰不足容量PRNE,i;

(1-4-4)利用公式 判断Ii的取值;

其中,Preq,k为第k级调峰需求水平;PRNE,i表示第k级第i次抽样中的调峰不足容量;

(1-4-5)利用公式P′G=∑PGmax计算系统运行的水力和火力发电机组的总可用容量P′G;

(1-4-6)利用公式LLNE,i=max{0,(Lload,k-PG)}计算第k级第i次抽样中发电不足容量LLNE,i,并根据公式 判断Ji的取值;

其中,PG为第k级可用容量;

(1-4-7)利用公式 和

计算第k级水平下的充裕性指标PRNEPk、PRNEEk、LOLPk和LOEEk;

其中,Tk为设定的第k级水平的持续时间长度;PRNEPk为第k级调峰需求水平下的调峰不足概率;PRNEEk表示第k级调峰需求水平下的调峰不足期望;LOLPk为第k级负荷水平下的发电不足概率;LOEEk为第k级负荷水平下的发电不足期望;

(1-4-8)当 则返回步骤(1-4-2),继续对本级水平进行模拟;

当 使k值增加1;

若k<KL,则返回步骤(1-4-2);否则转入步骤(1-5);

其中,X′为PRNEPk或LOLPk,E(X′)为1至KL级别的X′的均值,σ(X′)为X′的标准差;

(1-5)计算系统的整体充裕性指标:

利用公式 对分级水平的充裕性指标

进行累加;

其中,PRNEP为调峰不足概率,PRNEE为调峰不足期望,LOLP为发电不足概率,LOEE为发电不足期望;

(1-6)建立充裕性指标与储能容量、风电容量的三维曲面图;

(1-7)计算机根据三维曲面图计算系统所需的储能容量Ex或风电功率Pwny;

2.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,所述步骤(1-6)包括如下步骤:(2-1)设x轴为风电容量Pwn,y轴为储能容量E,z轴为与Pwn和E相对应的充裕性指标PRNEP、PRNEE、LOLP或LOEE;

(2-2)设定离散的点(x1r,y1j)为网格点,由x11,x12,…,x1(n+1)组成矩阵X,由y11,y12,…,y1(m+1)组成矩阵Y;X=[x11,x12,…,x1(n+1)],Y=[y11,y12,…,y1(m+1)];

(2-3)利用步骤(1-4)至(1-5)计算网格点对应的充裕性指标zr((n+1)(m+1))值,得到充裕性指标矩阵Z;

(2-4)将各个点(x1r,y1j,zr((n+1)(m+1)))连接起来,构成三维曲面图。

3.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,所述步骤(1-7)包括如下步骤:设x轴为风电容量Pwn,y轴为储能容量E,z轴为与Pwn和E相对应的充裕性指标PRNEP、PRNEE、LOLP或LOEE;

计算机选取三维曲面图中的坐标点A(PwnA,EA,ZA),B(PwnB,EB,ZB),C(PwnC,EC,ZC);做向量AB=(PwnA-PwnB,EA-EB,ZA-ZB),向量AC=(PwnA-PwnC,EA-EC,ZA-ZC);设面ABC的法向量n=(a,b,c),利用公式AB·n=0,得到a,b,c的值,将a,b,c代入公式(Ex-EA)a+(Pwny-PwnA)b+(Zz-ZA)c=0,当已知储能容量Ex时,计算得到风电功率Pwny;当已知风电功率Pwny时,计算得到储能容量;从而得到电力系统风电消纳能力;其中,Zz为设定的充裕性指标。

4.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,N为900至10000。

5.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,ΔP为1MW至

100MW。

6.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,ΔE为1MWh至

100MWh。

7.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,n2为1至10。

8.根据权利要求1所述的电力系统风电消纳能力评估方法,其特征是,n为10至1000,m为10至1000。