[發明專利]考慮多重不確定性的需求響應對含風電系統風險分析方法

有效

• 申請號: 201710198935.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106886953B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 加鶴萍;丁一;宋永華;金文德;朱承治;劉翰林
• 申請（專利權）人: 浙江大學;國網浙江省電力公司
• 主分類號: G16Z99/00
• 分類號: G16Z99/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種考慮多重不確定性的需求響應對含風電系統風險分析方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1)建立分別考慮風速隨機性和風機故障不確定性的風機出力多狀態模型和風機故障兩狀態模型；

2)結合風機出力多狀態模型和風機故障兩狀態模型，建立含多個風機的風電場多狀態風險模型；

3)建立考慮信息通訊系統分層分散控制的信息通訊系統風險模型；

4)建立考慮用戶區參與度不確定性的需求響應風險模型；

5)綜合考慮信息通訊系統以及用戶區參與度的不確定性，建立用戶區實際參與度的風險模型；

6)建立考慮需求響應中用戶區可提供備用容量隨機性的多狀態風險模型；

7)統籌考慮用戶區實際參與度以及用戶區提供備用容量的隨機性，建立用戶區參與需求響應的綜合風險模型；

8)統籌考慮風電場多狀態風險模型和用戶區參與需求響應的綜合風險模型，分析對系統風險的影響，計算風險分析結果；

所述步驟1)中，將風速的隨機性與風機出力的關系用如下公式表示：

其中,t表示時間，PO_k表示當風速為v(t)時風機k的出力；v_ci,v_c,v_co分別表示切入風速、額定風速以及切出風速；表示風機k的額定出力；參數a,b,c分別表示第一、第二、第三風機出力與風速關系系數；

由風速的隨機性，利用Lz變換對上述公式處理得到考慮風速隨機性的風機出力多狀態模型：

其中，t表示時間，表示風機k出力的Lz變換表示形式，j_k表示風機k的出力狀態，風機k共有J_k個出力狀態，表示在風機k出力狀態在j_k時的時變概率值；表示風機k在狀態j_k的出力，此處的z用來表示風機出力的隨機變量狀態值，表示風機出力的取值為

所述步驟1)中，考慮風機故障不確定性的風機故障兩狀態模型如下表示：

其中，為風機k故障的Lz變換表示形式，p^r(t)表示風機k的可用概率，且0≤p^r(t)≤1；當風機k發生故障時，p^r(t)為0；此處的z表示風機故障的隨機變量狀態值，z⁰表示風機發生故障使得風機出力為0；

所述步驟2)中，統籌考慮風速的隨機性以及風機故障將風機出力多狀態模型和風機故障兩狀態模型利用串聯結構通用生成算子Ω_s獲得風機多狀態風險模型，表示為

再利用并聯結構通用生成算子Ω_p獲得含K個相同風機的風電場多狀態風險模型，表示為L^wf(z,t)：

其中，k表示風機的序數，K表示風機的總數，u表示風電場出力的狀態，且共有U個狀態，WF_u表示風電場在狀態u時出力，表示風電場出力為WF_u時的概率，表示所有用戶區提供的需求響應隨機變量的值為WF_u；

所述步驟3)中，先建立考慮信息通訊系統分層分散控制的系統模型，再根據系統模型采用以下方式進行處理獲得信息通訊系統風險模型

首先，考慮系統模型中信息通訊系統的隨機故障使得第i個本地控制器對第i個用戶區的控制失效，得到第i個本地控制器對第i個用戶區的控制失效情況下第i個用戶區的風險模型

其中，表示第i個本地控制器到第i個用戶區的信息通訊系統的可用率；此處的z表示信息通訊系統故障的隨機變量狀態值，z¹表示響應的信息通訊系統正常工作，z⁰表示信息通訊系統的故障；

其次，考慮系統模型中信息通訊系統的隨機故障使得控制中心對第i個本地控制器的控制失效，得到控制中心對第i個本地控制器的控制失效情況下第i個用戶區的風險模型

其中，表示控制中心到第i個本地控制器的信息通訊系統的可用率，此處的z表示隨機變量狀態值，z¹表示響應的信息通訊系統正常工作，z⁰表示信息通訊系統的故障；

最后，考慮系統模型中分層分區控制隨機故障的影響，利用串聯結構通用生成算子Ω_s獲得第i個用戶區的信息通訊系統風險模型

此處的z表示信息通訊系統故障的隨機變量狀態值，z¹表示響應的信息通訊系統正常工作，z⁰表示信息通訊系統的故障；

所述步驟4)中考慮用戶區參與度不確定性的需求響應風險模型表示為：

其中，t表示時間，表示用戶區參與度的Lz變換表示形式，此處的z用來表示用戶區參與度的隨機變量狀態值，表示隨機變量用戶區參與度的取值為表示第i個用戶區的參與度；y_i表示第i個用戶區參與度的狀態，第i個用戶區共有Y_i個參與度狀態；表示在第i個用戶區的參與度在y_i時的時變概率值；

所述步驟5)中，利用串聯結構通用生成算子Ω_s結合信息通訊系統風險模型和需求響應風險模型獲得考慮用戶區實際參與度的風險模型，表示為

其中，t表示時間，表示用戶區實際參與度的Lz變換表示形式；

所述步驟6)中的多狀態風險模型表示為：

其中，t表示時間，表示第i個用戶區可提供備用容量的Lz變換表示形式，此處的z用來表示用戶區可提供備用容量的隨機變量狀態值，表示隨機變量的取值為x_i表示用戶區i可提供備用容量的狀態，用戶區i共有X_i個可提供備用容量的狀態；表示用戶區i可提供的備用容量，表示在用戶區i可提供備用容量在狀態j_i時的時變概率值；

所述步驟7)中，利用乘法通用生成算子Ω_m結合考慮用戶區實際參與度的風險模型和多狀態風險模型獲得單個用戶區參與需求響應的綜合風險模型表示為：

對于系統內N個用戶區，參與需求響應提供備用容量的綜合風險模型L^dr(z,t)表示為：

其中，w表示所有用戶區進行需求響應所提供容量的狀態，且共有W個狀態，DR_w表示所有用戶區進行需求響應在狀態w時提供的容量值，表示所提供容量為的DR_w時的概率，表示所有用戶區提供的需求響應隨機變量的值為DR_w。

2.根據權利要求1所述的一種考慮多重不確定性的需求響應對含風電系統風險分析方法，其特征在于：所述步驟8)是具體采用以下計算公式獲得系統風險分析結果，系統風險分析結果包括系統電量不足期望值EENS(t)以及系統可用率AVAI(t)：

其中，S表示可能具有的系統狀態集合，s為S中的元素；Load表示系統負荷，WF_u表示風電場多狀態風險模型中風電場在狀態為u時的出力，ConG表示系統中傳統發電機組的發電量，DR_w表示綜合風險模型中的系統所有用戶區參與需求響應提供備用容量的狀態為w時的容量值，p_s(t)為系統狀態為s時的概率，由概率組合得到；EENS(t)表示隨系統運行時間變化的系統電量不足期望值，AVAI(t)表示隨系統運行時間變化的系統可用率。