電力系統(tǒng)靈活性及其評(píng)價(jià)綜述

電力系統(tǒng)靈活性及其評(píng)價(jià)綜述摘要：為了解決可再生能源并網(wǎng)的問題，本文針對(duì)電力系統(tǒng)對(duì)短時(shí)間的響應(yīng)能力，分析了電力系統(tǒng)電源的靈活性及其評(píng)價(jià)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，提出了優(yōu)化儲(chǔ)能分配的方法，它可用于解決網(wǎng)格連接問題和系統(tǒng)應(yīng)對(duì)短期的響應(yīng)能力。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；靈活性；評(píng)價(jià)電能是現(xiàn)代社會(huì)各行各業(yè)發(fā)展不可或缺的重要能源，是人民日常生活起居和社會(huì)發(fā)展不可缺少的一部分，中國(guó)作為世界人口的大國(guó)，隨著社會(huì)的高速發(fā)展進(jìn)步，對(duì)電能的需求量日益增加，不斷新建電力工程，才能滿足電能日益增加的需求，才能保證社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展；所以，保證電力系統(tǒng)工程能夠可靠、安全、經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，才能滿足社會(huì)日益發(fā)展的電能需求。1電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則1.1安全性在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中要秉承嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度，安全性電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中最重要的原則之一，設(shè)計(jì)成品要有嚴(yán)格的科學(xué)依據(jù)，條件允許或者實(shí)際需要還應(yīng)配備可以長(zhǎng)期使用的檢測(cè)功能。1.2節(jié)約成本電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不僅要充分高效利用系統(tǒng)電能和功能，其次還要整體考慮電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的造價(jià)成本，用最經(jīng)濟(jì)安全的方式，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，從而最大節(jié)約投資。1.3周期性電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要在一個(gè)給定的期限內(nèi)完成，規(guī)模越大，規(guī)劃設(shè)計(jì)方案越要全面，盡量在工期內(nèi)完成，以減少對(duì)客戶的影響。2電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作具有一定的復(fù)雜性，而電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)又關(guān)系到民生建設(shè)與國(guó)家發(fā)展的問題，所以要求工作人員對(duì)此部分馬虎不得，能夠科學(xué)合理的設(shè)計(jì)出最優(yōu)的方案，以滿足人們的用電需求。隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的加大，對(duì)于電力系統(tǒng)的要求也就有了相應(yīng)的提高，而要想電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，就要首先進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，而在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，還有很多的問題，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠掌握這些注意事項(xiàng)，促進(jìn)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的有效開展。2.1做好準(zhǔn)備工作為了更好的做好電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，必須要全面做好前期準(zhǔn)備工作，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。這就需要規(guī)劃設(shè)計(jì)單位全面切實(shí)掌握可能會(huì)影響到電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的種種因素，對(duì)該地區(qū)的電網(wǎng)實(shí)際情況及特征統(tǒng)計(jì)和分析，并將征集與搜集到的相關(guān)資料，整理妥當(dāng)之后，及時(shí)將該信息錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提供必要的數(shù)據(jù)支持。2.2及時(shí)完善電力數(shù)據(jù)庫(kù)隨著社會(huì)發(fā)展的日新月異，電廠、變電站、輸電線路不斷的建設(shè)者，電網(wǎng)在不斷的發(fā)展壯大，所以相關(guān)設(shè)計(jì)人員也要緊跟發(fā)展步伐，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展情況不斷的了解，及時(shí)得到電力系統(tǒng)發(fā)展最新狀況信息，并及時(shí)將資料更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)確的把控區(qū)域范圍內(nèi)的發(fā)電廠、變電站和電力線路的分布情況，除此之外還應(yīng)對(duì)擬建地區(qū)未確定要實(shí)施尚未實(shí)施的規(guī)劃進(jìn)行資料搜集，保證電氣計(jì)算結(jié)果和設(shè)備選型的準(zhǔn)確性，從而能保證電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠順利、有序、穩(wěn)定進(jìn)行。3電力系統(tǒng)電源靈活性評(píng)估如前文所述，可再生能源發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，其大規(guī)模接入電網(wǎng)后，必將加劇電源側(cè)的不確定性。除此之外，隨著電力市場(chǎng)化改革，發(fā)-輸-配電管理分離，作為電力來源的發(fā)電公司在決定新建機(jī)組的容量、地點(diǎn)、投運(yùn)時(shí)間等方面，包括對(duì)于廢舊機(jī)組的檢修、更新?lián)Q代上有著越來越大的自主權(quán)。他們的決策將更多地考慮經(jīng)濟(jì)因素，而不是對(duì)電網(wǎng)安全性的整體影響。因此，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的電源存在比以往更大的不確定性。這些不確定性因素增加了電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行管理的難度，也對(duì)電力系統(tǒng)響應(yīng)和應(yīng)對(duì)不確定性因素的能力提出了比以往更高的要求。北美電力可靠性委員會(huì)（NERC）和國(guó)際能源署（IEA）針對(duì)電力系統(tǒng)靈活性的概念，給出了較為完整的定義。NERC認(rèn)為，電力系統(tǒng)靈活性是指利用系統(tǒng)資源滿足負(fù)荷變化的能力，主要體現(xiàn)于運(yùn)行靈活性；IEA則認(rèn)為，電力系統(tǒng)靈活性是指在系統(tǒng)運(yùn)行邊界約束下，快速響應(yīng)供應(yīng)和負(fù)荷的大幅波動(dòng)，對(duì)可預(yù)見不可預(yù)見的變化和事件迅速反應(yīng)，負(fù)荷需求減小時(shí)減小供應(yīng)，負(fù)荷需求增加時(shí)增加供應(yīng)的能力?？梢?，IEA對(duì)電力系統(tǒng)靈活性的定義比NERC更為完善，也更適用于本文所述考慮可再生能源出力不確定性的儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法。對(duì)于電力系統(tǒng)靈活性，通常認(rèn)為其具有以下3個(gè)特點(diǎn)：靈活性是電力系統(tǒng)的固有屬性，由系統(tǒng)的電源類型、容量、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布和負(fù)荷特性等諸多因素綜合決定；）靈活性具有方向性，既要考慮可再生能源突增（或負(fù)荷突降）的情況，此時(shí)靈活調(diào)節(jié)電源需快速減小出力，稱為"向下靈活性”；也要考慮可再生能源突減（或負(fù)荷突增）的情況，此時(shí)靈活調(diào)節(jié)電源需快速增加出力，稱為"向上靈活性”；時(shí)間尺度的選擇是調(diào)用不同響應(yīng)特性靈活性資源的重要依據(jù)，因此靈活性需在一定時(shí)間尺度下進(jìn)行評(píng)估。4儲(chǔ)能布點(diǎn)和容量?jī)?yōu)化配置方法根據(jù)上述分析，為了應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的不確定性，從儲(chǔ)能布點(diǎn)和容量?jī)?yōu)化的角度，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配置。4.1儲(chǔ)能優(yōu)化布點(diǎn)與定容儲(chǔ)能裝置布點(diǎn)位置的不同，給投資者帶來的效用也是不同的，這取決于投資者配置儲(chǔ)能裝置的主要目的。長(zhǎng)期以來，有學(xué)者對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合下的儲(chǔ)能裝置優(yōu)化模型進(jìn)行研究，其中根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的可以大致分為電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)和新能源側(cè)3類。本文以減小甚至消除風(fēng)電場(chǎng)有功出力不確定性為目標(biāo)，針對(duì)電網(wǎng)提出的靈活性需求，將儲(chǔ)能裝置安裝在新能源側(cè)，即風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)。4.2基于靈活性提升的儲(chǔ)能定容模型在定義靈活性評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，若系統(tǒng)現(xiàn)有的靈活性響應(yīng)能力不能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，則必須增加一定的靈活調(diào)節(jié)電源或儲(chǔ)能設(shè)備。針對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間尺度下的風(fēng)電功率變化，由于功率變化的程度較大而速度較慢，一般采用新增容量較大而建設(shè)成本較低的火電、水電等傳統(tǒng)電源；而針對(duì)短時(shí)間尺度下的風(fēng)電功率變化，由于功率變化的速度很快，但持續(xù)時(shí)間較短，一般采用新增儲(chǔ)能裝置的方法進(jìn)行系統(tǒng)響應(yīng)。5電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估中的重要控制法在電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估的過程中，蒙特卡洛模擬法最為顯著的缺陷就是其收斂速度不高，影響整體工作效率。為了有效彌補(bǔ)這一缺陷，我們可以整合控制變量與抽樣兩種方法，從而形成一種全新的計(jì)算方法。抽樣法的原理就是設(shè)定樣本的期望值不發(fā)生變化，對(duì)現(xiàn)有樣本的空間分布進(jìn)行更改，最終實(shí)現(xiàn)方差的縮小。在這個(gè)過程中，我們首先需要做的就是選擇一個(gè)同系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性比較強(qiáng)的隨機(jī)變量，這一變量必須與系統(tǒng)的狀態(tài)同屬于一個(gè)概率分布；然后，就可以對(duì)這一選擇定的隨機(jī)變量做出定義，將其看作是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵性控制變量。這樣就可以使得電力系統(tǒng)的狀態(tài)公式、狀態(tài)函數(shù)以及選定的新的變量函數(shù)三者的期望值保持一致，那么在進(jìn)行評(píng)估的過程中我們只需要對(duì)系統(tǒng)中新的狀態(tài)函數(shù)期望值進(jìn)行有效的計(jì)算就可以得出其他二者的期望值了。與此同時(shí)，在實(shí)踐中隨機(jī)變量與系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)一般都是具有關(guān)聯(lián)性的，所以我們所計(jì)算出的新的函數(shù)一般都比系統(tǒng)函數(shù)的方差要小很多，由此我們的計(jì)算效率應(yīng)該是比價(jià)高的，這樣就可以大大的提高工作效率。結(jié)束語：本文所做的工作，可應(yīng)用于可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)儲(chǔ)能裝置的優(yōu)化配置。進(jìn)一步的研究方向在于細(xì)化各種不同類型儲(chǔ)能裝