[发明专利]计及需求响应的风电并网系统节点短期可靠性评估方法

摘要

本发明涉及电力系统可靠性分析方法，具体为计及需求响应的风电并网系统节点短期可靠性评估方法，解决现有的评估方法未分析短期可靠性影响，难以发挥DR项目可靠性的积极作用，未采用全部DR项目，未提出控制策略，缺少合理规划，无法描述实施所有DR项目对电网可靠性水平影响的问题，步骤：一、用户需求响应负荷建模；二、建立基于层次分析法的DR项目组合优先级层次结构模型；三、计及需求响应的风电并网系统短期可靠性评估。优点：为运行与调度提供最佳DR项目组合参考；证实实施DR项目有效性，减少停电事故，提高可靠性水平，降低成本，缓解风电波动的影响，提高消纳能力；提供决策指导；弥补传统评估方法的缺陷。

主权项

1.计及需求响应的风电并网系统节点短期可靠性评估方法，包括以下操作步骤：一、用户需求响应负荷建模：用户需求响应负荷模型是指用户综合考虑当前时刻点及其他时刻点的电价，改变原计划用电量，达到减少电量消耗或将高电价时段用电量推移至低电价时段的电力响应目标，根据定义，本评估方法将DR项目分为2类：基于市场价格的DR项目和基于故障的DR项目；第一类DR项目称为正常DR项目，在在NDRP中，用户基于电价和激励机制管理电量需求；在第二类DR项目中，当故障严重影响可靠性水平时，签订DR合同的用户在预定时间内减少其电能消耗的响应称为紧急需求响应；引入需求价格弹性系数e^i,j描述i时刻电量改变率与j时刻电价改变率的关系，表征用户负荷耗量对电量价格的响应：其中：xⁱ、Xⁱ分别为i时刻点用户电量需求的实际值、期望值；p₁、p₂分别为电价的期望值、实际值；i、j分别表示不同时刻点；当i＝j，则e^i,i表示i时刻点的用户电量需求不能向其他时刻转移；当i≠j，则e^i,j表示i时刻点的用户电量需求能向其他时刻点转移；假设用户签订合同约定的负荷减少量为γ，当系统发生功率短缺时，减少单位负荷奖励价格为p3，若用户未按照合约要求减少负荷，单位负荷的惩罚价格为p4，则用户履行合约所得奖励INC(xi)和未履行合约所受惩罚PEN(xi)分别为：如果在i时刻点用户电量需求为xi的条件下收益为F(xi)，那么，用户总收益H(xi)为：H(xi)＝F(xi)+INC(xi)‑pi2·xi‑PEN(xi)，为获得用户总收益的最大值，令得：F(xi)还可以表示为：联立上述两式得：综上，需求响应项目参与下用户负荷模型为：需要指出：用户完全自愿参与NDRP，故在NDRP中无惩罚且γi＝0；在EDRP中，由于用户无法自行恢复到故障前负荷需求，故e^i,j＝0，e^i，i＜0，远小于设为‑0.01；二、建立基于层次分析法的DR项目组合优先级层次结构模型：基于AHP，构建DR项目组合优先级层次结构，本发明决策分析的主要目标是提高风电并网系统可靠性与经济性，从而选择最佳的DR项目组合，因此，针对目标层设置5个准则，分别是：电量不足期望、期望停电成本、系统总成本、实现简易度、信任度，其中LOEE、EIC、TC是定量分析准则，IS、T是定性分析准则；针对准则层，设置n个DR项目组合方案，每个组合由NDRP、EDRP、CLP组成，假设DR参与度占负荷水平的20％；针对定量准则，各DR项目组合成对重要性的比较可依据算例可靠性评估结果直接获得，然而，定性准则需要量化分析；根据电网实际运行情况，针对IS准则，DR项目排序为：NDRP、EDRP、CLP，针对T准则，DR项目排序为：CLP、NDRP、EDRP，排列顺序对应权重分别为：3、2、1；根据权重分配各DR项目占DR项目组合的比例，分别为15％、10％、5％；那么，针对准则IS或T，一个DR项目组合的权重为：其中：表示针对准则m，DR项目Y的权重；表示在DR项目组合n中Y的权重；针对准则m，DR项目组合n₁的相对权重为：其中：表示针对准则m，DR项目组合n₁、n₂两两比较归一化比率；表示针对准则m，DR项目组合n₁、n₂两两比较的比率；则任意DR项目组合n₁的绝对权重为：其中：IRW_m表示针对目标，各准则的相对权重；对于目标层，各准则的排序依次为：LOEE、EIC、T、TC、IS，针对目标，各准则的相对权重详细计算过程同上；三、计及需求响应的风电并网系统短期可靠性评估方法：A、建立元件短期可靠性模型：元件故障概率与时间t有关，则元件c时变故障概率为：其中：λ、μ分别为元件的故障率、修复率；B、计及需求响应的风电并网系统短期可靠性评估方法概述：基于序贯蒙特卡洛模拟法采用分段最优潮流法对大规模风电并网系统的短期可靠性水平进行评估，其中，在每小时划分的子区间上，需求响应参与优化调度模型如下式所示：a)、目标函数b)、约束条件其中：C_g为发电成本；PC为负荷有功功率削减量；IEAR为单位电能停电成本；ng为发电机台数；nl为负荷节点数；PG为发电机有功出力；PD为节点负荷有功功率；V为节点电压幅值；G为节点导纳矩阵实部；B为节点导纳矩阵虚部；θ为节点电压相角；q为节点总数；QG为发电机无功出力；QD为节点负荷无功功率；QC为负荷无功功率削减量；为线路传输容量；由上述公式可知，基于交流潮流的需求响应优化调度为二次非线性规划问题，本发明采用原对偶内点法进行求解，从而对计及需求响应的风电并网系统节点可靠性进行评估。