考虑台风灾害下径流式水电站停运风险的配电网调度方法研究

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在我国东南沿海地区配电网中存在大量径流式小水电站,这些小水电站没有出力调节能力,出力仅由天然来水量决定。台风灾害中的强降雨将使径流式小水电站的出力大发或满发,当配电网因无法消纳小水电上网电量而影响其安全稳定运行时,调度人员会将小水电站切除并可能导致配电网功率缺额,为此有必要在配电网运行调度决策中考虑径流式小水电站的主动停运风险。现有配电网调度研究主要考虑配电网运行的经济性,以配电网的网损、机组运行成本以及分布式电源出力削减最小为优化目标,采用随机优化、鲁棒优化和机会约束等方法处理配电网中分布式电源出力的不确定性,然而台风灾害导致的小水电停运会引发配电网运行风险,上述方法无法保证配电网在小水电停运等极端场景下运行的安全性与可靠性。目前已有部分学者将风险理论引入配电网调度中,然而大部分研究只考虑了配电网因分布式电源出力波动所引起的出力削减以及电压越限等风险,较少考虑小水电调度停运的风险。因此,本文研究了台风灾害下径流式小水电站运行风险评估方法,并结合风险评估理论对配电网的调度决策方法展开了研究,主要工作如下:第一,建立基于确定性切负荷模型的台风灾害下小水电停运风险评估模型。考虑配网系统中小水电运行的情况,根据台风灾害下小水电预测出力的概率分布,计算台风灾害下小水电停运概率;基于自适应粒子群算法(APSO)计算径流式小水电站停运后系统最优切负荷成本并作为小水电停运风险后果。根据小水电停运概率及后果,计算台风灾害下的小水电停运风险值,为建立台风灾害下径流式小水电停运风险评估模型奠定基础。第二,建立基于机会约束最优切负荷模型的台风灾害下径流式水电站停运风险评估模型。首先,根据每个小水电预测出力的概率分布采用概率潮流方法计算各小水电的停运概率;然后,在风险后果计算中考虑系统中的不确定性因素,建立以最小切负荷量为目标函数的机会约束模型从而计算各个小水电停运的风险后果;根据各个小水电停运概率及后果,得到台风影响下的每个小水电停运风险值,并以IEEE 33节点系统为例对所提出方法的可行性进行验证。第三,建立考虑台风灾害下风机出力不确定性的小水电停运风险评估模型。首先,根据风机出力的历史数据及其对应的预测误差,拟合不同预测区间下的风机功率预测误差的概率分布;然后,根据小水电及风机的预测值采用蒙特卡洛模拟法计算小水电停运概率;采用机会约束平均近似方法求解小水电停运后系统最优切负荷量;最后,以IEEE33节点系统为例对所提出方法的可行性进行验证。第四,基于条件风险价值理论,提出考虑台风灾害下径流式水电站停运风险的配电网调度决策方法。首先,基于小水电及风电出力的概率分布,通过场景生成与场景缩减,得到具有概率特征的典型出力场景;然后以条件风险价值来衡量各个场景下系统运行计划的调整成本,建立决策小水电主动停运和机组出力调整的随机优化模型,并以IEEE33节点系统为例进行仿真,验证所提方法的可行性与有效性。
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