基于风险理论的含风电电力系统短期充裕性评估与决策

【摘要】电力系统充裕性问题是贯穿电力系统规划与运行全过程的重要问题。考虑不确定性因素的影响,对电力系统充裕性进行评估与决策是保障电力系统安全、可靠运行的前提和手段。近年来,大规模风力发电的接入给原本可调、可控的电源出力带来了较大的不确定性,加上用电侧大量电动汽车充、放电的不确定性,使得电力系统运行调控的难度和风险都大大增加。传统的电力系统充裕性评估指标与方法已经难以适应目前电力系统短期运行领域电源与负荷的新特点。在这样的背景下,本论文以含风电电力系统短期充裕性评估与决策研究为题,开展的主要工作和取得的成果如下。针对由风电不确定性引起的备用需求决策问题,在分析不同时间尺度下风电功率的波动特性、风电功率短期预测误差的分布特点的基础上,借鉴风险理论,以风电功率预测误差为风电不确定性的表征,提出了基于时间的和基于功率的风电不确定性度量指标；引入精算学中的Buhlmann信度模型,将2种指标综合起来,形成信度风险度量指标,并将其用于估计由风电不确定性引起的系统运行备用需求。算例分析及指标的有效性检验表明,信度指标继承了基于时间的和基于功率的2种指标的优点,能够恰当地从历史数据信息和未来预测信息中获得某置信度下风电功率预测误差的风险信息,能够在不降低对实际损失覆盖程度的前提下,合理地减少不必要的备用,对电力系统经济运行起到一定的促进作用。针对计及电源与负荷不确定性风险的发电充裕性评估问题,在总结电力系统充裕性的基本知识以及常用的发电系统充裕性评估方法和评估指标的基础上,从短期运行的角度,以系统可用发电容量缺额为充裕性表征函数,对运行失负荷概率(operationallossofloadprobability,OLOLP)、运行失负荷期望(operationalexpectedloadnotserved,OELNS)指标进行了重新描述,提出了一个新的充裕性度量指标：延迟失负荷概率(bufferedlossofloadprobability,BLOLP);分别分析了充裕性评估指标与负荷需求、负荷预测误差、常规机组容量、常规机组停运率、风电机组停运率和风电功率预测误差等影响因素之间的关系。对指标的定性分析表明,所提出的充裕性评估指标以一种概率性方法将系统运行划分为充裕、警戒和不充裕3种状态,有利于提高系统运行的可靠性。仿真算例表明,所提出的概率评估指标隐含着充裕性函数概率分布的尾部信息,反映的充裕性更全面。针对不确定性对机组组合的影响,基于充裕性约束提出了一种含风电电力系统机组组合模型。在传统的基于机组投运风险(unitcommitmentrisk,UCR)和基于失负荷概率(lossofloadprobability,LOLP)、基于失负荷期望(expectedloadnotserved,ELNS)的充裕性约束的基础上,建立了基于所提出的OLOLP和BLOLP的机组组合模型,研究了其充裕性约束的求解方法。与其它机组组合模型算例的对比表明,本文所提出的基于BLOLP的机组组合模型具有运算速度快、结果可靠性高的优势,还能够给出在不同充裕性水平要求下系统机组的启停方案,实现机组有功出力和提供备用的协调优化,给出运行方案相对应的系统充裕性量化值,为调度工作提供直观参考。以电动汽车作为用电侧主要不确定性的代表,研究了含电动汽车的配电系统短期充裕性动态决策问题。在明确电动汽车工作模式、充放电特性和参与调度的方式的基础上,考虑来自电源侧与负荷侧的双重不确定性因素,以系统运行备用容量为充裕性表征函数,定义了2个充裕性动态度量指标,建立了以最大充裕性为目标的多阶段决策模型。仿真算例结果表明,所提出的充裕性动态度量指标在保证研究期内系统整体充裕性的同时,还能根据负荷大小协调各时段的可调度负荷资源；所建立的多阶段决策模型同时优化购电方案与电动汽车充、放电方案,考虑了研究期内不同时段的优化变量之间的相互关联,体现了动态优化的本质；配电系统的运营部门可以通过适当的引导和管理,减少电动汽车充、放电对系统运行的负面影响,充分发挥其削峰填谷的正面作用。
【作者】薛志英；
【导师】李庚银；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】风险理论；短期充裕性；不确定性；机组组合；风力发电；电动汽车；

【参考文献】
[1]刘悦.雇主替代责任研究[D].西南政法大学,民商法学,2012,硕士.
[2]陶梦丽.大跨度混凝土斜拉桥的动力性能分析[D].长安大学,工程力学,2013,硕士.
[3]汪金泽.Tead4基因干扰载体构建与敲减肌肉卫星细胞的诱导分化[D].内蒙古大学,动物学,2014,硕士.
[4]林天慕.藏药独一味镇痛有效物质筛选及其分散片研制[D].第四军医大学,药剂学,2004,硕士.
[5]才华.我国外汇占款对基础货币的影响研究[D].江西财经大学,金融学,2013,硕士.
[6]金笑.基于功率控制的干扰温度算法设计与仿真实现[D].东北大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[7]杨延栋.不同运行方式下好氧颗粒污泥处理生活污水[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[8]覃爱明,胡昌振,谭惠民.网络攻击检测中的机器学习方法综述[J].安全与环境学报,2001,01:30-36.
[9]倪岳锋.随机离散人口系统建模及稳定性分析[J].自动化学报,1995,05:604-608.
[10]贾元华,王志强,李为为.关于我国高速公路管理信息化规划发展问题探讨[J].交通运输系统工程与信息,2001,04:319-322.
[11]谢晓娣.台湾豫剧音乐多元化的探索与实践[D].中国戏曲学院,戏剧戏曲学,2013,硕士.
[12]张翠荣.对我国体育类核心期刊近二十年田径科研论文文献计量分析[D].西南大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[13]夏士兵,奚后玮,陆建峰,丁杰,窦仁晖,蔡丹,缪维.变电站SCADA系统双服务器无扰动切换算法[J].电力系统自动化,2006,14:58-61.
[14]孙弘.抗前列腺癌靶向药物PSA抗体偶联爱普列特的研制与药效学研究[D].复旦大学,药理学,2012,博士.
[15]向萍.线索—目标物的关联在儿童空间再定向中的作用[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[16]顾丽扬.某轿车塑料背门结构优化设计研究[D].吉林大学,机械工程,2013,硕士.
[17]田建林.信息技术融入课堂教学有效性的实验研究[D].辽宁师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[18]文甜.关联交易对我国上市公司并购绩效影响的研究[D].海南大学,企业管理,2014,硕士.
[19]马锁柱,陈浩.地铁车站下穿既有地铁隧道的暗挖法施工[J].现代城市轨道交通.2006(03)
[20]邢丽静.基于有限元分析的双小车桥式起重机主梁优化设计与软件开发[D].浙江大学,2014.
[21]徐飞,杨风亭,王辉民,戴晓琴.树干液流径向分布格局研究进展[J].植物生态学报,2012,09:1004-1014.
[22]李辰.基于FMEA的场内机动车辆风险评价方法研究[D].太原科技大学,交通运输工程,2014,硕士.
[23]侯瑜乾.企业环境信息披露的动因分析[D].内蒙古大学,会计,2013,硕士.
[24]李美锡.马索罗酚和丹参酮ⅡA对实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠脾淋巴细胞的抗氧化应激和免疫调节作用[D].河北医科大学,神经病学,2014,硕士.
[25]王晴.评价理论下中西方英语灾难性新闻语言对比[D].安徽大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[26]张志刚.计算机辅助颅像重合关键技术研究[D].西北大学,2007.
[27]王妮.型钢混凝土L形柱空间角节点抗震性能研究[D].广西大学,结构工程,2014,博士.
[28]高启明.M15发动机性能模拟及优化[D].西南交通大学,车辆工程,2013,硕士.
[29]吴如山,金胜汶,谢小碧.广义屏传播算子及其在地震波偏移成像方面的应用[J].石油地球物理勘探,2001,06:129-128+127-126+125-124+123-122+121-120+0.
[30]胡胜兰.美国主流报纸上的中国形象[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[31]江涛.绥化至北安高速公路四方台收费站雨棚钢结构设计[D].大连理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[32]林乾.偏瘫足下垂患者使用腰部吊带式膝踝足矫形器的三维步态分析[D].天津体育学院,康复医学与理疗学,2013,硕士.
[33]高玺亮.基于LabVIEW的电能质量分析系统的研究[D].哈尔滨理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[34]尹靖元,金新民,吴学智,童亦斌.基于带通滤波器的LCL型滤波器有源阻尼控制[J].电网技术,2013,08:2376-2382.
[35]李庆威.碳纳米管热传导研究[D].清华大学,2010.
[36]关维国,姚清志,高阳,鲁宝春.基于db4小波的配电网暂态电能质量扰动的检测与定位[J].电力系统保护与控制,2015,08:.
[37]高凤.战国晚期至秦代秦文化扩张的初步探究[D].西北大学,考古学及博物馆学,2014,硕士.
[38]赵胜.基于B/S架构的Moodle网络教学平台的设计与实现[D].河北科技大学,计算机技术,2012,硕士.
[39]刘治,屈春燕,王忠义,王立云,王立红,朱燕民,郝永伟.数据仓库技术在地震信息共享中的应用[A].中国地球物理学会.中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C].中国地球物理学会:,2003:2.
[40]田龙飞.交联型醇溶性丙烯酸树脂的制备及应用研究[D].北京化工大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[41]蒋义伟,魏麒.图形处理中一类Flow-shop问题的改进算法[J].自动化学报,2011,11:1381-1386.
[42]刘惠敏,郭雪松,刘宏远,周玲雪,梁瀚文.气升回流式一体化接触氧化反应器脱氮效果研究[J].水处理技术,2014,09:96-100.
[43]徐赞.杭州市沿运河产业类建筑遗产保护与再生研究[D].浙江大学,2012.
[44]杨帆.精子形态对辅助生殖结果影响的相关研究[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[45]戴宝华.光或热催化氧化木质素转化成酚类物质的研究[D].湖南师范大学,有机化学,2014,硕士.
[46]陈云.氢致脱氧对Ti-47Al-2Cr-2Nb组织和性能的影响[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2014,硕士.
[47]唐革亮.英汉药品广告态度资源对比分析—评价理论视角[D].东北师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[48]葛晓波.浙江省基础设施建设对企业出口行为的影响[D].宁波大学,国际贸易学,2014,硕士.
[49]朱成章.开发西部水电要认真研究[J].科技导报.2001(04)
[50]李凯华.轴流压缩机叶片动力特性数值仿真及试验研究[D].大连理工大学,动力工程（专业学位）,2013,硕士.