[发明专利]一种含风电场电力系统的运行风险评估方法

说明书

技术领域

本发明属于风险评估技术领域，具体涉及一种含风电场电力系统的运行风险评估方法。

背景技术

风能作为最具有应用前景的重要新能源之一，具有天然波动性。风电机组出力的随机性、间歇性和不可控性，使并网运行的风电机组成为电源侧一个高度的随机扰动源。随着大规模风电等新能源接入电网，传统电源的不确定性依然存在，因此传统发电机组的强迫停运及发电系统的运行风险依旧不可忽略，同时风电并网不仅增加了系统在供电缺电频率、电力供应不足等方面风险的波动，而且对电网中的各种状态量如节点电压、支路功率、运行备用风险等也将产生影响。

当风电大规模并网时，由于风能天然上的波动性使得整个系统的安全稳定更加存在大面积停电、电压崩溃等潜在的威胁。含风电场的风险研究涉及运行备用、潮流计算、充裕度可靠性等多方面研究。传统的电网运行风险评估一般计算的是整个系统的失负荷概率、期望缺供电量等指标，这些指标对于综合的评价整个系统的安全水平具有良好的效果。

高立志在标题为风电场间歇性的电力系统风险评估（北京交通大学硕士学位论文）的文献中提出了在研究风电场接入后电网的节点电压越限和支路潮流越限后，建立了以削减负荷为标准的经济风险指标。何剑等在标题为基于扩展空间分割法的含风电场电力系统运行备用风险评估（电网技术，2012.36(3)：第257-263页）提出了一种含风电场的系统运行备用风险水平对系统进行风险评估。

然而对风电并网后的电力系统而言，电源侧成为一个具有高度随机性和间歇性的扰动源，在风电功率波动、设备随机停运、负荷功率变化等多种不确定因素共同作用下，系统运行的各种状态量如节点电压、支路功率等都将实时变化，因此风险指标中应可以反映系统状态的运行参量作用。另一方面，运行风险评估的短时间计算周期内各状态参量以及相应的风险水平一般具有低概率的特性，在传统的风险指标体系中相同低概率下的风险值可能会非常接近而难以区分风险水平的高低。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种含风电场电力系统的运行风险评估方法，能够提高低概率下不同风险值的辨识度和区分度，真实感知和量化风电并网作用下电力系统时变特性对应的运行风险水平。

一种含风电场电力系统的运行风险评估方法，包括如下步骤：

（1）根据马尔可夫链理论以及正态分布模型，建立关于风电场功率的概率数学模型M1和关于负荷功率预测的概率数学模型M2；

（2）根据所述的概率数学模型M1～M2以及电力系统中各元件的可靠性参数，通过蒙特卡洛方法抽样确定出电力系统的一种系统状态作为当前系统状态，根据当前系统状态对电力系统进行潮流计算，计算出电力系统中各节点的电压以及各支路的功率，进而根据各支路的功率计算出当前系统状态下电力系统中各节点的实时重要度；

（3）根据经济学效用理论，建立关于母线低电压越限的后果严重度模型M3和关于电力有功功率不足的后果严重度模型M4，根据所述的后果严重度模型M3～M4以及各节点的电压计算出当前系统状态下电力系统中各节点关于母线低电压越限的后果严重度以及关于电力有功功率不足的后果严重度；

（4）根据步骤（2）～（3）循环抽样若干次，并计算出在各次抽样确定的系统状态下电力系统中各节点的实时重要度以及关于母线低电压越限的后果严重度和关于电力有功功率不足的后果严重度；

（5）根据步骤（4）中计算得到的所有数据，计算出电力系统关于母线低电压越限的风险指标值S1和关于电力有功功率不足的风险指标值S2；进而根据风险指标值S1～S2对电力系统进行运行风险评估。

所述的步骤（2）中，通过以下算式计算电力系统中各节点的实时重要度：

λ_i＝ω₁×M_i+ω₂×P_i

P_i＝P_i-IN/P_base

其中：λ_i为电力系统中第i节点的实时重要度，M_i为电力系统中第i节点的度数，P_i-IN为电力系统中第i节点的注入总功率，P_base为电力系统的基准功率，ω₁和ω₂均为给定的权重系数，i为自然数且1≤i≤N，N为电力系统中节点的总个数。

所述的步骤（3）中，通过以下算式计算电力系统中各节点关于母线低电压越限的后果严重度：