電力系統(tǒng)柔性隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法及其應(yīng)用

丘文千，丘 凌，寧康紅，周嘯波

（1.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州 310012；2.國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，杭州 310008）

電力系統(tǒng)柔性隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法及其應(yīng)用

丘文千1，丘 凌2，寧康紅1，周嘯波1

（1.浙江省電力設(shè)計(jì)院，杭州 310012；2.國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，杭州 310008）

提出一個(gè)實(shí)用的隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法，適用于包括抽水蓄能機(jī)組、新能源電源、外部系統(tǒng)送受電以及檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬。通過時(shí)序負(fù)荷曲線與持續(xù)負(fù)荷曲線的結(jié)合，保留了模擬過程的時(shí)序信息，可實(shí)現(xiàn)按機(jī)組出力曲線進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬，將抽水蓄能機(jī)組、新能源電源等以更合理的方式納入隨機(jī)生產(chǎn)模擬體系中。為滿足外部系統(tǒng)及抽水蓄能機(jī)組的處理要求，給出了機(jī)組負(fù)值出力時(shí)的卷積公式和從持續(xù)負(fù)荷曲線逆向轉(zhuǎn)換為時(shí)序負(fù)荷曲線的方法。模擬結(jié)果可包含時(shí)序信息，更符合實(shí)際應(yīng)用要求，并可進(jìn)一步拓展其應(yīng)用。討論了水電機(jī)組、抽水蓄能機(jī)組、新能源電源及復(fù)雜運(yùn)行狀況的處理，給出了算例及應(yīng)用實(shí)例，驗(yàn)證了方法的有效性和實(shí)用性。

隨機(jī)生產(chǎn)模擬；抽水蓄能；新能源電源；時(shí)序信息

隨機(jī)生產(chǎn)模擬[1]是發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀況及運(yùn)行成本分析的重要方法，在電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行中得到廣泛應(yīng)用[2-5]。持續(xù)負(fù)荷曲線是隨機(jī)生產(chǎn)模擬的基礎(chǔ)，通過對時(shí)序負(fù)荷曲線的重構(gòu)（按大小重新排列）得到，在重構(gòu)過程中丟失了時(shí)序信息。因此，在傳統(tǒng)的隨機(jī)生產(chǎn)模擬中，發(fā)電機(jī)組的出力在整個(gè)模擬時(shí)間段內(nèi)為固定值，不具有隨時(shí)間變化的特性和要求，這對于常規(guī)水電、火電機(jī)組勉強(qiáng)可以滿足，但不能適應(yīng)一些新類型電源和復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬。

如抽水蓄能機(jī)組，在運(yùn)行過程中抽水與發(fā)電交替進(jìn)行，不能滿足機(jī)組出力固定不變的要求；又如風(fēng)電和太陽能發(fā)電，其出力隨氣象等條件變化而改變，也不能滿足機(jī)組出力固定不變的要求；即使常規(guī)水電、火電機(jī)組，當(dāng)需要考慮檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等復(fù)雜運(yùn)行狀況時(shí)，也不能滿足機(jī)組出力固定不變的要求。另一方面，由于傳統(tǒng)的隨機(jī)生產(chǎn)模擬結(jié)果中缺少時(shí)間信息，也限制了其應(yīng)用的進(jìn)一步拓展。

1 柔性隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法的提出

隨機(jī)生產(chǎn)模擬最初的研究對象主要是電力系統(tǒng)中的常規(guī)水電、火電機(jī)組，隨著風(fēng)能、太陽能等新能源電源的大規(guī)模開發(fā)，以及抽水蓄能電站的廣泛應(yīng)用，將這些新型電源納入隨機(jī)生產(chǎn)模擬的體系中成為近年來的研究熱點(diǎn)[6-13]。

在風(fēng)電場參與隨機(jī)生產(chǎn)模擬的研究中，對風(fēng)電場處理的主要方法有多狀態(tài)機(jī)組模型和負(fù)荷修正模型。前者將風(fēng)電場處理為多狀態(tài)機(jī)組，安排風(fēng)電帶基荷，后者將風(fēng)電場出力作為負(fù)值負(fù)荷，直接在負(fù)荷中剔除。2種方法都避免了處理時(shí)序變化的發(fā)電出力，但多狀態(tài)機(jī)組模型忽略了風(fēng)電場輸出功率的時(shí)序性，而負(fù)荷修正模型忽略了風(fēng)電場輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)性，為兼得兩者的長處，文獻(xiàn)[10]提出了時(shí)序多狀態(tài)機(jī)組模型。此外，針對風(fēng)電機(jī)組出力的間隙性和波動(dòng)性，頻率持續(xù)法及其改進(jìn)方法也得到應(yīng)用[7，13]。

根據(jù)文獻(xiàn)[8]的研究，與風(fēng)電不同，光伏電源與日負(fù)荷強(qiáng)相關(guān)，將光伏電源出力處理為與負(fù)荷相互獨(dú)立的隨機(jī)變量不可行，應(yīng)將其作為負(fù)值負(fù)荷合并到持續(xù)負(fù)荷曲線中去。但將光伏電源作為負(fù)值負(fù)荷時(shí)，由于忽略了光伏電源輸出功率的波動(dòng)性，會(huì)導(dǎo)致高估其容量價(jià)值。

在隨機(jī)生產(chǎn)模擬中，準(zhǔn)確模擬抽水蓄能機(jī)組非常困難，通常方法是將其抽水過程與發(fā)電過程割裂，簡化甚至忽略水庫庫容約束和水量平衡條件，這將不能真實(shí)反映抽水蓄能電站的運(yùn)行情況，影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為模擬檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等復(fù)雜運(yùn)行狀況，文獻(xiàn)[14]提出在原理上保證水電發(fā)電量在各時(shí)段分配最優(yōu)性的時(shí)段分解卷積遞推方法。上述方法對于各自研究對象雖然有效，但并不都能相互兼容，為同時(shí)滿足各類電源和復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬，需要更靈活方便、適用性更強(qiáng)的模型和方法。

本文提出的隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法，可適用于包括抽水蓄能機(jī)組、新能源電源、外部系統(tǒng)送受電以及檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬，故冠以“柔性”表示這一特點(diǎn)。通過時(shí)序負(fù)荷曲線與持續(xù)負(fù)荷曲線的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)按機(jī)組出力曲線進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬，模擬結(jié)果中包含了時(shí)序信息，更符合實(shí)際應(yīng)用要求，并可與電網(wǎng)分析結(jié)合，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用。

2 柔性隨機(jī)生產(chǎn)模擬的基本方法

設(shè)時(shí)間段（t0，tm）上系統(tǒng)時(shí)序負(fù)荷曲線為X（t），將其持續(xù)時(shí)間劃分為m個(gè)時(shí)間段Δtd=td-td-1（d=1，…，m），對X（t）進(jìn)行分解：

式中Xd（t）在時(shí)間段Δtd上等于X（t），在其他時(shí)間段上等于0。根據(jù)持續(xù)負(fù)荷曲線的定義，對于X（t）和Xd（t）可分別求得持續(xù)負(fù)荷曲線f（x）和 fd（x），并且

如果時(shí)間段劃分滿足各機(jī)組容量（或最大允許出力）在各時(shí)間段內(nèi)均為固定值，可依次對n臺(tái)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行卷積計(jì)算。假定對前i-1臺(tái)機(jī)組經(jīng)卷積計(jì)算已形成等效持續(xù)負(fù)荷曲線繼續(xù)對機(jī)組i進(jìn)行卷積計(jì)算，可得到等效持續(xù)負(fù)荷曲線及發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量Gd，i：

式中：Cd，j，（j=1，…，i）表示前i臺(tái)機(jī)組在時(shí)間段Δtd上的容量（或最大允許出力）；qd，i為時(shí)間段Δtd上發(fā)電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率；pd，i=1-qd，i為其正常運(yùn)行的概率；

將發(fā)電機(jī)組i的m個(gè)時(shí)間段的發(fā)電量相加即得到機(jī)組i的整個(gè)持續(xù)時(shí)間的發(fā)電量：

上述方法也可用等效電量函數(shù)法表示，在時(shí)間段Δtd上，系統(tǒng)持續(xù)負(fù)荷曲線如式（3）所示，按照等效電量函數(shù)法[1]的定義，可得：

式中：J≤x/Δx＞+1，＜x/Δx＞表示不大于x/Δx的整數(shù)，Δx為按所有發(fā)電機(jī)組容量的最大公因子選擇；Kd，i=Cd，i/Δx；Jd，i-1=xd，i-1/Δx；Jd，i=xd，i/Δx=（xd，i-1+Cd，i）/Δx=Jd，i-1+Kd，i。

在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)出現(xiàn)Cd，i為負(fù)值的情況，如以等效發(fā)電機(jī)組i表示外部系統(tǒng)，若設(shè)從外部系統(tǒng)向本系統(tǒng)輸出功率時(shí)Cd，i為正值，則以本系統(tǒng)向外部系統(tǒng)輸出功率時(shí)Cd，i為負(fù)值；又如機(jī)組i為抽水蓄能機(jī)組，若設(shè)發(fā)電方式時(shí)Cd，i為正值，則抽水方式時(shí)Cd，i為負(fù)值。

設(shè)在時(shí)間段Δtd，前i-1臺(tái)機(jī)組已安排運(yùn)行，經(jīng)卷積計(jì)算形成等效持續(xù)負(fù)荷曲線當(dāng)機(jī)組發(fā)電功率Cd，i為負(fù)值時(shí)，令Pd，i=-Cd，i，可認(rèn)為系統(tǒng)負(fù)荷增加了相當(dāng)于持續(xù)負(fù)荷曲線向x的增大方向平移了Pd，i，即持續(xù)負(fù)荷曲線變?yōu)樗钥紤]了機(jī)組i的隨機(jī)停運(yùn)影響后，可得持續(xù)負(fù)荷曲線機(jī)組i的發(fā)電量 Gd，i：

如果用等效電量函數(shù)法表示，式（8）可以表示為：

式中：Kd，i=Pd，i/Δx。

運(yùn)用上述方法可以求得各分時(shí)間段的等效持續(xù)負(fù)荷曲線或等效電量函數(shù)，并計(jì)算各機(jī)組在各分時(shí)間段的發(fā)電量，通過時(shí)序負(fù)荷曲線與持續(xù)負(fù)荷曲線的結(jié)合，保留了模擬過程的時(shí)序信息。機(jī)組在m個(gè)時(shí)間段的出力可以不同（僅要求其在各時(shí)間段內(nèi)固定不變），由此可實(shí)現(xiàn)按機(jī)組出力曲線進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬，將此類機(jī)組定義為時(shí)序出力機(jī)組。

在傳統(tǒng)的隨機(jī)模擬方法中，時(shí)序負(fù)荷曲線被單向轉(zhuǎn)換為持續(xù)負(fù)荷曲線。在本文方法中，一些應(yīng)用需要從持續(xù)負(fù)荷曲線逆向轉(zhuǎn)換為時(shí)序負(fù)荷曲線，可采取如下方法：假定系統(tǒng)初始時(shí)序負(fù)荷為根據(jù)由式（7）或（9）計(jì)算時(shí)間段Δt上機(jī)d組i的發(fā)電量Gd，i，求得時(shí)間段Δtd上機(jī)組i的平均出力gd，i=Gd，i/Δtd；扣除已投入運(yùn)行的前i臺(tái)機(jī)組出力，剩余的系統(tǒng)時(shí)序負(fù)荷為：

由于gd，i為時(shí)間段Δtd上機(jī)組i的平均出力，所以式（11）是近似表達(dá)式。

上述基本方法不僅適用于常規(guī)火電機(jī)組，也適用于水電機(jī)組、抽水蓄能機(jī)組、新能源電源及復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬，對于后幾種情況補(bǔ)充說明如下。

3 水電機(jī)組的模擬

水電機(jī)組受所在流域水文水能條件及水庫調(diào)度等因素限制，如果認(rèn)為在研究時(shí)間段內(nèi)的發(fā)電量為定值，可按給定的發(fā)電量條件進(jìn)行模擬，并充分利用水電機(jī)組運(yùn)行特性優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式。對于按給定發(fā)電量模擬的發(fā)電機(jī)組，需要在等效持續(xù)負(fù)荷曲線上尋找其合適的運(yùn)行位置[1]，文獻(xiàn)[5]中給出一個(gè)數(shù)值方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和應(yīng)用。

設(shè)時(shí)間段Δtd上的初始系統(tǒng)持續(xù)負(fù)荷曲線為安排前i臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行并考慮其隨機(jī)停運(yùn)影響以后，得到該時(shí)間段的等效持續(xù)負(fù)荷曲線和機(jī)組i的發(fā)電量Gd，i，在此基礎(chǔ)上安排機(jī)組i+1運(yùn)行，設(shè)機(jī)組i+1為滿足安排運(yùn)行條件的給定發(fā)電量機(jī)組，其在時(shí)間段d的容量為Cd，i+1，強(qiáng)迫停運(yùn)率為 qd，i+1，正常運(yùn)行概率 pd，i+1=1-qd，i+1。可求得機(jī)組i+1在全部時(shí)間段的發(fā)電量為：

式中：xd，i+1=xd，i+Cd，i+1。

如果采用等效電量函數(shù)法，假設(shè)時(shí)間段d初始的持續(xù)負(fù)荷曲線為對應(yīng)的電量函數(shù)為安排前i臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行并考慮其隨機(jī)停運(yùn)影響以后的等效電量函數(shù)和機(jī)組i的發(fā)電量表達(dá)式如式（6）及式（7）。假定機(jī)組i+1為給定發(fā)電量的機(jī)組，且按照給定發(fā)電量機(jī)組帶負(fù)荷位置的準(zhǔn)則，此時(shí)安排第i+1臺(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，由式（12）、式（13），i+1機(jī)組的發(fā)電量的表達(dá)式為：

式中：Jd，i+1=（xd，i+Cd，i+1）/Δx=Jd，i+Kd，i+1，Kd，i+1=Cd，i+1/Δx。

因?yàn)闄C(jī)組i+1滿足給定發(fā)電量機(jī)組安排運(yùn)行條件，設(shè)其全部時(shí)間段的給定發(fā)電量為Ei+1，應(yīng)滿足：

對于產(chǎn)生的剩余電量ΔEi+1=Ei+1-Gi+1，可以通過調(diào)整機(jī)組i和機(jī)組i+1的運(yùn)行位置使之為零，具體可參見文獻(xiàn)[5]。

但在實(shí)際應(yīng)用中，水電出力安排須滿足航運(yùn)、灌溉、城市供水等多方面要求，按滿足給定機(jī)組發(fā)電量的安排方法過于理想化，僅適用于比較簡單的情況。由于流域水文水能條件及水庫調(diào)度的復(fù)雜性和獨(dú)立性，更符合實(shí)際的是根據(jù)水電站所在流域水文特性，按不同水文年（豐水年、枯水年或平水年）的機(jī)組出力曲線（預(yù)期）進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬，即將水電機(jī)組作為時(shí)序出力機(jī)組的處理方法。由于各時(shí)間段相互獨(dú)立，卷積計(jì)算可以逐時(shí)段進(jìn)行，這樣無須保存各發(fā)電機(jī)組逐時(shí)段信息，對存儲(chǔ)單元規(guī)模的要求很小，比按給定發(fā)電量模擬的處理方法更簡單易行。

4 抽水蓄能電站和新能源電源的模擬

抽水蓄能電站在運(yùn)行過程中抽水與發(fā)電交替進(jìn)行，不能滿足出力固定不變的要求。此外，電站的運(yùn)行過程還須滿足水庫庫容約束和水量平衡條件，增加了在隨機(jī)生產(chǎn)模擬中處理抽水蓄能電站的難度。因此，通常是將抽水過程與發(fā)電過程割裂，或是簡化甚至忽略水庫庫容約束和水量平衡條件，但如此不能真實(shí)反映抽水蓄能電站的運(yùn)行情況，影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確可信。

為滿足應(yīng)用的要求，按電站日或周抽水-發(fā)電循環(huán)效益最大化，滿足庫容、發(fā)電出力及抽水功率等限制條件以及日或周抽水-發(fā)電循環(huán)電力電量平衡，可以建立基于混合整數(shù)規(guī)劃的抽水蓄能電站日或周的運(yùn)行優(yōu)化模型[15]，并以此為基礎(chǔ)將抽水蓄能電站多日優(yōu)化運(yùn)行過程表示為一個(gè)多階段優(yōu)化決策問題[16]，即基于日或周運(yùn)行優(yōu)化模型的動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。設(shè)機(jī)組i為抽水蓄能機(jī)組，前i-1臺(tái)機(jī)組已安排運(yùn)行，并求得前i-1臺(tái)機(jī)組各分時(shí)間段發(fā)電量Gd，j，（d=1，…，m； j=1，…，i-1），按式（11）計(jì)算剩余的系統(tǒng)時(shí)序負(fù)荷，運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型求得機(jī)組i的優(yōu)化出力曲線，作為機(jī)組i的時(shí)序出力曲線進(jìn)行卷積計(jì)算。

風(fēng)能、太陽能等新能源電源，其出力隨天氣等條件變化而改變，通過觀測綜合可掌握其變化規(guī)律并進(jìn)行預(yù)測[9，10]。新能源電源以預(yù)測的出力曲線為輸入，按時(shí)序出力機(jī)組運(yùn)用規(guī)范的處理方法即第2節(jié)的基本方法進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬。本文方法是對目前常用的多狀態(tài)機(jī)組模型和負(fù)荷修正模型的擴(kuò)展與補(bǔ)充，輸出功率的時(shí)序性和隨機(jī)波動(dòng)性都能得到考慮。對于復(fù)雜運(yùn)行狀況，如檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等，都可以通過修改機(jī)組出力曲線實(shí)現(xiàn)。顯而易見，這使包括新能源電源在內(nèi)的各類電源及復(fù)雜運(yùn)行狀況的處理得到統(tǒng)一和規(guī)范化。

針對不同的系統(tǒng)和運(yùn)行狀況的發(fā)電機(jī)組，采用本文方法進(jìn)行了各機(jī)組發(fā)電量、抽水電量及系統(tǒng)電量不足期望值的計(jì)算，證實(shí)了方法的準(zhǔn)確性、實(shí)用性。

5 應(yīng)用實(shí)例

某省電源規(guī)劃專題研究，規(guī)劃目標(biāo)年全省用電量634 100 GWh，最大負(fù)荷119 830 MW，最小負(fù)荷44 044 MW，平均日負(fù)荷率γ為0.831 4，平均日最小負(fù)荷率β為0.666 9。按一般電力平衡原則，考慮已建成、已核準(zhǔn)及路條項(xiàng)目，規(guī)劃目標(biāo)年電力平衡缺口37 280 MW。為滿足電力需求，經(jīng)篩選后提出2個(gè)電源規(guī)劃方案。方案1：新增區(qū)外來電8 000 MW、核電機(jī)組17 500 MW、煤電機(jī)組5 000 MW、抽水蓄能機(jī)組8 100 MW；方案2：新增區(qū)外來電8 000 MW、核電機(jī)組17 500 MW、煤電機(jī)組8 000 MW、抽水蓄能機(jī)組5 100 MW。2個(gè)方案新增電源容量均為38 600 MW，系統(tǒng)電源規(guī)模達(dá)到145 840 MW，包括省內(nèi)火電（煤電、核電、氣電）、水電、抽水蓄能機(jī)組、新能源電源（風(fēng)電、太陽能）、跨區(qū)特高壓交直流送電及跨省市電力互送。

為分析比較系統(tǒng)運(yùn)行狀況及運(yùn)行費(fèi)用，對2個(gè)方案進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬。由于現(xiàn)行電力管理體制及電源項(xiàng)目多元化投資模式，一些省內(nèi)項(xiàng)目的電力電量需要分配至外省，同時(shí)也有省外項(xiàng)目的電力電量需要分配本省，加之系統(tǒng)規(guī)模大，機(jī)組數(shù)量多且類型復(fù)雜，特別是其中的抽水蓄能機(jī)組、新能源電源（風(fēng)電、太陽能）及小水電等，用傳統(tǒng)方法準(zhǔn)確模擬非常困難。采用本文方法，較好地解決了上述問題，具體如下：

（1）跨區(qū)特高壓交直流送電及跨省市電力互送，按送電及轉(zhuǎn)供協(xié)議，以供電曲線形式表示和模擬；對于水電機(jī)組，根據(jù)水電站所在流域水文特性按不同水文年（豐水年、枯水年或平水年）預(yù)期的機(jī)組出力曲線進(jìn)行模擬；新能源電源（風(fēng)電、太陽能）按預(yù)期的電源出力曲線進(jìn)行模擬。

（2）火電（核電、煤電、燃?xì)猓C(jī)組的處理與經(jīng)典方法相同，將其分解為出力固定和出力可調(diào)的等效機(jī)組。對出力固定的火電等效機(jī)組、跨區(qū)跨省市送電均須優(yōu)先安排，因?yàn)榍罢卟荒軌撼隽\(yùn)行，而對后者壓出力可能導(dǎo)致協(xié)議合同違約情況發(fā)生；為避免發(fā)生棄能情況，水電及新能源電源也應(yīng)優(yōu)先安排。

（3）在上述電源安排后剩余的系統(tǒng)負(fù)荷曲線上，通過運(yùn)行模擬計(jì)算獲得抽水蓄能機(jī)組的抽水及發(fā)電曲線，按時(shí)序出力模型進(jìn)行卷積計(jì)算；最后安排出力可調(diào)的火電等效機(jī)組。

本算例中，年度按小時(shí)劃分為8 760段，2個(gè)方案的等值機(jī)組分別為252臺(tái)和256臺(tái)。假定煤電、核電發(fā)電燃料成本為0.2元/kWh，燃?xì)鉃?.4元/kWh，部分計(jì)算結(jié)果示于表1。在本算例中，增加系統(tǒng)中的抽水蓄能機(jī)組容量提高了火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)，特別是運(yùn)行位置靠前的核電機(jī)組和大容量火電機(jī)組；由于方案1增加了較多的抽水蓄能機(jī)組，增加的火電發(fā)電量更多一些，包括發(fā)電燃料成本較高的燃?xì)獍l(fā)電量，而方案2增加了較多的大容量煤電機(jī)組，增加的煤電發(fā)電量使氣電發(fā)電量減少，使得方案2發(fā)電燃料成本略低于方案1。由于2個(gè)方案裝機(jī)規(guī)模相同，電力平衡結(jié)果相同，但通過隨機(jī)生產(chǎn)模擬可知方案2的供電可靠性更高。隨機(jī)生產(chǎn)模擬結(jié)果成為方案選擇的重要依據(jù)。

由于模擬結(jié)果信息量巨大，可采用圖示方法，如圖1和圖2。圖1為各類電源運(yùn)行出力模擬結(jié)果示意圖，圖中最上面的包絡(luò)線為負(fù)荷曲線，然后從上往下依次為扣除氣電、煤電、核電、其它、水電、抽水蓄能、外部輸入后的曲線（抽水時(shí)段扣除抽蓄電站抽水功率后的曲線在最下面），由于其它電源裝機(jī)規(guī)模很小，與水電曲線基本重合；左圖為年度8 760 h的時(shí)段曲線，右圖為其中某日24 h的時(shí)段曲線。圖2為系統(tǒng)電量不足期望值模擬結(jié)果示意圖，可見系統(tǒng)電量不足期望主要出現(xiàn)7月和8月。

將計(jì)算得到的各電源逐小時(shí)出力及系統(tǒng)逐小時(shí)負(fù)荷與電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)逐小時(shí)潮流自動(dòng)計(jì)算。在本算例中，電網(wǎng)規(guī)模為1 067節(jié)點(diǎn)、1 448支路，采用直流潮流模型計(jì)算全年8 760 h電網(wǎng)潮流，根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果可以繪制關(guān)注支路的時(shí)序潮流圖，便于直觀了解和掌握電網(wǎng)狀況。

表1 規(guī)劃方案比較

6 結(jié)語

提出的柔性隨機(jī)生產(chǎn)模擬方法可滿足包括抽水蓄能機(jī)組、新能源電源、外部系統(tǒng)送受電以及檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等復(fù)雜運(yùn)行狀況的模擬要求。通過時(shí)序負(fù)荷曲線與持續(xù)負(fù)荷曲線的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)按機(jī)組出力曲線進(jìn)行模擬，將抽水蓄能機(jī)組、新能源電源等以更合理的方式納入隨機(jī)生產(chǎn)模擬體系中。對于水電機(jī)組，按不同水文年預(yù)期的機(jī)組出力曲線進(jìn)行模擬，可以更好兼顧航運(yùn)、灌溉、城市供水等多方面要求；對于抽水蓄能機(jī)組，可將其多日優(yōu)化運(yùn)行過程表示為多階段優(yōu)化決策問題，通過動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求得機(jī)組的優(yōu)化出力曲線，運(yùn)用時(shí)序出力模型將其納入隨機(jī)生產(chǎn)模擬體系；按預(yù)期的出力曲線進(jìn)行隨機(jī)生產(chǎn)模擬也適用于風(fēng)能、太陽能等新能源電源；對于復(fù)雜運(yùn)行狀況，如檢修停運(yùn)、日開夜停、投產(chǎn)退役、出力調(diào)整等，都可以通過直接修改機(jī)組出力曲線實(shí)現(xiàn)。本文中給出了機(jī)組負(fù)值出力時(shí)的卷積公式和從持續(xù)負(fù)荷曲線逆向轉(zhuǎn)換為時(shí)序負(fù)荷曲線的方法，滿足了外部系統(tǒng)及抽水蓄能機(jī)組的處理要求。模擬結(jié)果中可包含時(shí)序信息，更符合實(shí)際應(yīng)用要求，并可進(jìn)一步拓展其應(yīng)用。

圖1 各類電源運(yùn)行出力

圖2 系統(tǒng)電量不足期望值

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（本文編輯：楊 勇）

Flexible Stochastic Production Simulation Method and Its Application

QIU Wenqian1，QIU Ling2，NING Kanghong1，ZHOU Xiaobo1
（1.Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China；2.State Grid Zhejiang Economy Research Institute，Hangzhou 310008，China）

The paper proposed a practical stochastic production simulation method which is suitable for the simulations including pumped storage units，new energy power sources，power delivery and receiving of external systems and complex operating conditions such as maintenance service，switch-on at daytime and switch-off at night，retirement，adjustments of output power and so on.By combining chronological load curve with load duration curve，temporal information of simulation process is retained and the stochastic production simulation can be realized according to unit output power curve to put pumped storage units and new energy power sources into the simulation in a more reasonable way.To meet the simulation for external systems and pumped storage units，a convolution formula for negative power outputs of units is given，and the method of reverse transformation from sustained load curve to time-series load curve is given.Simulation results can include temporal information and tallies more with the actual application requirements，and to further expanding their applications.The simulations of hydropower units，pumped storage units，new energy power sources and complex operating conditions of units are discussed.Study cases and an application example are given，and the effectiveness and practicability of the method was verified.

stochastic production simulation；pumped storage；new energy power source；temporal information

TM743

B

1007-1881（2016）08-0001-06

2016-05-10

丘文千（1952），男，教授級高級工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作。