第五章 考慮風光荷不確定性的隨機生產模擬

5.1 概述

本文的第三章提出了一種新的基于解析法的電力系統隨機生產模擬算法，能在一定程度上反映負荷與新能源的時序特性。為了重點分析負荷與新能源時序特性的影響，該方法直接采用預測負荷及新能源預測出力曲線，忽略了新能源預測出力及負荷預測的不確定性。 負荷預測和新能源的不確定性是客觀存在的，且對生產模擬結果有明顯影響。因此，本章將蒙特卡洛模擬法與解析法相結合，構建了考慮新能源和負荷不確定性的隨機生產模擬算法。為了保留新能源出力時變特性并反映新能源的隨機性，該方法通過蒙特卡洛模擬法得到包含新能源出力隨機性的凈負荷曲線及其參數分布，然后結合第三章提出的方法進行電力系統隨機生產模擬，計算系統的可靠性指標，并統計生產成本和火電機組的啟停次數。本章主要內容為：5.2 節介紹了風、光及負荷預測不確定性建模;5.3 節給出了含風光及負荷不確定性的凈負荷參數分布的求取方法，并通過算例分析驗證了考慮負荷預測和新能源的不確定性的合理性;5.4節通過東北某省系統算例給出了本節方法的應用。

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結論

近年來，隨著新能源發電的發展，風電場和光伏電站的隨機生產模擬及其在電力系統評估、規劃和運行中的應用成為研究焦點。不同于常規電源，新能源受到一次能源的約束，其隨機性和時序波動性顯著，其出力由外部資源環境特性決定。如何描述這些特征成為含新能源的隨機生產模擬的核心，而能否充分描述這些特征則成為衡量相關研究水平的關鍵指標。綜合國內外研究現狀，本文提出了一種新的基于解析法的隨機生產模擬模型和方法，能計及負荷和新能源的時序特性。并將模擬法與解析法相結合，研究了風光荷不確定性的影響，同時，采用我國東北某省的實測系統數據進行了風電接納能力和棄風情況的評估。 本文的研究工作和創新點主要體現在以下幾個方面：

(1)建立了考慮機組運行因素的多狀態機組模型。本文在火電機組三種運行模式(連續、降額和間歇)的基礎上，考慮了機組的爬坡時間、爬坡速率、啟動失敗及最小開停機時間等因素，建立了多狀態機組模型。同時，該模型利用條件強迫停運率來表征機組的故障概率，在提高解析法數學模型合理性的同時，能夠獲得更多的機組運行信息。

(2)提出了一種考慮負荷與新能源時序特性的電力系統隨機生產模擬方法。本文采用時序負荷序列和新能源出力序列，并在多狀態機組模型的基礎上進行隨機生產模擬。文中加入了系統旋轉備用容量和爬坡容量約束，且在系統約束滿足的前提條件下，按照機組的煤耗微增率大小，依次安排火電機組投運。由此可見，第三章提出的隨機生產模擬方法更為精細，它保留了負荷與新能源的時序特性，進一步完善了基于解析法的隨機生產模擬模型和方法。 通過算例分析可以看出：

1)本文所提方法是正確而有效的，它是在等效電量函數法基礎上的一種改進，能同時或分別考慮多種運行因素的影響;

2)負荷、風電、光伏發電的時序特性對系統的生產成本和可靠性有顯著的影響，進而對方案優劣的評價產生影響，故研究考慮時序特性的隨機生產模擬是非常重要的。