[發(fā)明專利]一種考慮光伏預測誤差的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評估方法

有效

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• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109993445B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 丁凱;錢一民;胡畔;李偉;王易;陳喬
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發(fā)明提供一種考慮光伏預測誤差的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評估方法，屬于電力系統(tǒng)與新能源技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括以下步驟：獲取綜合能源系統(tǒng)的設備和負荷數(shù)據(jù)；構(gòu)建設備運行狀態(tài)及負荷需求和光伏發(fā)電預測誤差的累積分布函數(shù)；利用蒙特卡洛模擬對設備是否故障和預測誤差大小進行采樣；計算綜合能源系統(tǒng)的脆弱性指標；判斷脆弱性指標收斂精度。用于評估綜合能源系統(tǒng)運行時一旦發(fā)生風險所造成結(jié)果的嚴重程度，幫助綜合能源系統(tǒng)的調(diào)度與維護人員合理分析系統(tǒng)運行狀態(tài)并及時發(fā)現(xiàn)脆弱環(huán)節(jié)進行重點關(guān)注，實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的精準運維。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)與新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種考慮光伏預測誤差的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評估方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟、社會的不斷發(fā)展，對能源的需求迅速增長。煤、石油等化石燃料儲量有限，能源問題日漸緊迫。這些問題迫使研究人員尋找一種更加高效、可持續(xù)的能源利用方式。同時，伴隨著分布式發(fā)電技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，以電能作為能量傳輸和利用樞紐的綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)被研究人員提出，并作為能量梯級利用、綜合利用、清潔利用的方式展開相關(guān)研究和應用。發(fā)電廠與用戶構(gòu)成的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)作為最基本綜合能源系統(tǒng)，已廣泛應用于北方冬季的供暖和供電需求。燃氣輪機、光伏發(fā)電、壓縮機、鍋爐、集熱熱泵等設備的加入與一體化設計，使得氣-電、光-電、電-冷、電-熱、熱-電之間的轉(zhuǎn)化更為靈活；系統(tǒng)內(nèi)能量的梯級利用使得能源利用效率得到提高。綜合能源系統(tǒng)作為能源和環(huán)境問題的解決手段之一，已得到世界范圍內(nèi)的普遍認可。

但相比于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，綜合能源系統(tǒng)存在冷、熱、電、氣多種能源形式，設備多、技術(shù)雜、能量轉(zhuǎn)化過程復雜多樣，管理起來更為困難，一種能源供給出現(xiàn)問題往往會牽扯到其他能源的供給。而對于存在分布式光伏發(fā)電的綜合能源系統(tǒng)，光伏發(fā)電的間歇性與不確定性更成為了綜合能源系統(tǒng)供能環(huán)節(jié)的一大風險因素。因此，對綜合能源系統(tǒng)運行風險的預判尤為重要，合理開展綜合能源系統(tǒng)的脆弱性分析對降低系統(tǒng)運行風險、提高供能可靠性具有實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種綜合能源系統(tǒng)脆弱性評估的方法，用于評估綜合能源系統(tǒng)運行時一旦發(fā)生風險所造成結(jié)果的嚴重程度，幫助綜合能源系統(tǒng)的調(diào)度與維護人員合理分析系統(tǒng)運行狀態(tài)并及時發(fā)現(xiàn)脆弱環(huán)節(jié)進行重點關(guān)注，實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的精準運維。

一種考慮光伏預測誤差的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評估方法，具體包含以下步驟：

步驟1、獲取綜合能源系統(tǒng)的設備數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)所獲取的設備數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)功率交換模型，所述綜合能源系統(tǒng)功率交換模型用于計算電負荷需求L_e、熱負荷需求L_h和冷負荷需求量L_c；

步驟2、構(gòu)建設備運行狀態(tài)及負荷需求和光伏發(fā)電預測誤差的累積分布函數(shù)，其中設備運行狀態(tài)的概率服從均勻分布，負荷需求和光伏發(fā)電預測誤差發(fā)生的概率服從高斯分布；

步驟3、利用蒙特卡洛模擬，基于步驟2所得累積分布函數(shù)對設備運行狀態(tài)和預測誤差大小進行隨機抽樣，獲得各設備采樣后新的設備運行狀態(tài)、以及考慮預測誤差后新的負荷需求量電負荷需求熱負荷需求冷負荷需求和光伏發(fā)電量

步驟4、計算步驟3中蒙特卡洛模擬后考慮光伏預測誤差和設備運行狀態(tài)的實際供給量根據(jù)考慮預測誤差后新的負荷需求量以及考慮光伏預測誤差和設備運行狀態(tài)的實際供給量計算電負荷損失值ΔL_e、熱負荷損失值ΔL_h、冷負荷損失值ΔL；

步驟5、重復步驟2-4多次得到三組數(shù)據(jù)，分別計算三組數(shù)據(jù)的均值和方差得到能源系統(tǒng)脆弱性指標的收斂精度，在收斂精度滿足預設條件時輸出能源系統(tǒng)脆弱性評估的最終結(jié)果，即電負荷、熱負荷和冷負荷損失值。

進一步的，所述步驟1中，所述設備數(shù)據(jù)包括能量分配系數(shù)v、設備運行狀態(tài)S、設備效率η和設備數(shù)量N，所述負荷數(shù)據(jù)包括能量供給量P、能量需求量L。

進一步的，所述步驟1構(gòu)建的綜合能源系統(tǒng)功率交換模型可用下式進行描述：