全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中火電退出順序評(píng)估.docx

1、第37卷第1期2021年1月文章編號(hào)：1674-3814(2021)01-0127-08電網(wǎng)與清潔能源PowerSystemandCleanEnergy中圖分類號(hào)：TK01Vol.37No.lJan.2021文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中火電退出順序評(píng)估倪祺霖】，李延和2,張紅麗.劉福鎖】,董凌七方保民(1.南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇南京211106；2國(guó)網(wǎng)青海省電力公司，青海西寧810000)EvaluationoftheExitSequenceofThermalPowerUnitsintheTransitiontoAllCleanEnergyGenerationNIZhenlin1,L

2、IYanhe2,ZHANGHongli1,LIUFusuo1,DONGLing2,FANGBaomin2(1.NARIGroupCorporation,Nanjing211106,Jiangsu,China；2.StateGridQinghaiElectricPowerCompany,Xining810000,Qinghai,China)ABSTRACT：Toreducethepowergridstabilitydeclinecausedbythewithdrawalofthermalpowerduringthetransitiontoallcleanenergypowergeneration

3、,theexitsequenceofthermalpowerunitsinaregionshouldbeoptimizedtoreducetherisksfacedbythepowergridintheprocessoftransition.Thispapercalculatestheriskparametersofthepowergridintheaspectsofadequacyandsafetyaftertheexitofdifferentthermalpowerunitsintheregionbybuildingthepowerflowmodeoftheregionalpowergri

4、d.Onthisbasis,consideringemergencycontrolmeasuresandschedulingschemes,theriskparametersofdifferentdimensionsaretransformedintoeconomiclosses,soastogenerateariskassessmentmatrix,anddeterminetheexitsequenceoftheoptimizedthermalpowerunitbylayeredoptimizationmethod.Finally,withaprovincialpowergridinChin

5、aasanexample,acomprehensiveevaluationofthedecommissioningsequenceofthermalpowerunitsinthisregionisgiven,andthefeasibilityofthismethodisverified.KEYWORDS：fullcleanenergytransformation:safety；adequacy；riskassessment；economicloss；exitsequenceofthermalpowerunits摘要：針對(duì)全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中因退出火電而造成的電網(wǎng)穩(wěn)定性下降的問題，擬優(yōu)化區(qū)域

6、內(nèi)火電機(jī)組退出的順序以降低轉(zhuǎn)型過程中電網(wǎng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)。通過搭建區(qū)域電網(wǎng)潮流的方式，計(jì)算區(qū)域內(nèi)不同火電機(jī)組退出后電網(wǎng)在充裕性和安全性方面的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合緊急控制措施和調(diào)度方案，將不同量綱的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)損失量，從而生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，并通過逐層尋優(yōu)的方法確定優(yōu)化后的火基金項(xiàng)目：國(guó)網(wǎng)青海省電力公司2020年科技項(xiàng)目(52280019004X)oProjectSupportedbytheScienceandtechnologyProgramoftheStateGridQinghaiElectricPowerCompanyin2020(52280019004X).電機(jī)組退出順序。以中國(guó)某省

7、級(jí)電網(wǎng)為例，給出該區(qū)域火電機(jī)組退役順序的綜合評(píng)估，驗(yàn)證了該方法的可行性。翹詞：全清潔能源轉(zhuǎn)型；安全性；充裕性；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；經(jīng)濟(jì)效益；火電退出順序隨著全球氣候變暖愈加嚴(yán)重，中國(guó)十分重視清潔能源的發(fā)展在巴黎協(xié)定上，中國(guó)己經(jīng)承諾在2020年實(shí)現(xiàn)碳排放較2005年下降40%45%凡最遲在2030年達(dá)到頂峰因此，中國(guó)有環(huán)境優(yōu)勢(shì)的省級(jí)供電公司在全清潔能源發(fā)電方面已進(jìn)行了大量研究,例如青海、四川等。連續(xù)3年“綠電日”實(shí)踐的順利開展，證明了中國(guó)在全清潔能源發(fā)電方面已經(jīng)取得了很大進(jìn)展*、然而，由于新能源電源大規(guī)模并網(wǎng)后對(duì)配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式和控制方式等會(huì)造成很大影響宵氣以目前對(duì)新能源技術(shù)的研究時(shí)，只能在轉(zhuǎn)型過程中

8、實(shí)現(xiàn)階段性的全清潔能源發(fā)電，如在汛期時(shí),水電和儲(chǔ)能技術(shù)為完全退出火電提供了可能性12-13。在階段性實(shí)現(xiàn)全清潔能源發(fā)電時(shí)，火電機(jī)組需要逐步退出，但火電機(jī)組在調(diào)峰、調(diào)頻和暫態(tài)調(diào)節(jié)方面的能力是新能源機(jī)組無法比擬的。根據(jù)文獻(xiàn)14-15所述，火電機(jī)組的退出可能會(huì)影響區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的電力充裕性和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，火電退出后電網(wǎng)下降的安全裕度越多，為了彌補(bǔ)下降的裕度而實(shí)施的源網(wǎng)規(guī)劃和安控措施的設(shè)計(jì)難度越高。因此，本文擬研究全清潔能源轉(zhuǎn)型中火電退出順序?qū)﹄娋W(wǎng)的影響，以降低轉(zhuǎn)型過程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。文獻(xiàn)16中結(jié)合方差分析中的3。準(zhǔn)則，引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，對(duì)火電機(jī)組進(jìn)行綜合能力評(píng)估，但該文獻(xiàn)從機(jī)組

9、本身研究其綜合能力，而沒有結(jié)合地區(qū)研究火電機(jī)組對(duì)該區(qū)域電網(wǎng)的影響。文獻(xiàn)17從經(jīng)濟(jì)效益的角度對(duì)退出機(jī)組后電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行了探討和研究，但沒有考慮火電機(jī)組退出后電網(wǎng)存在的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)18采取魯棒調(diào)度策略求解火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題以應(yīng)對(duì)高比例新能源發(fā)電的不確定性，但僅僅分析了區(qū)域電網(wǎng)在充裕性不足的情況下采取的策略?；痣姍C(jī)組對(duì)于區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的重要性受地理位置、性能等因素的影響，因此退出火電機(jī)組對(duì)區(qū)域的影響要從多個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)估。為補(bǔ)充全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中現(xiàn)有火電綜合評(píng)估方法的不足，本文通過分析退出火電機(jī)組后區(qū)域電網(wǎng)面臨的充裕性風(fēng)險(xiǎn)和安全性風(fēng)險(xiǎn)，并將其量化為統(tǒng)一的經(jīng)濟(jì)損失指標(biāo)，來評(píng)估火電機(jī)組的重要

10、性，以確定在發(fā)展全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中退出火電機(jī)組的順序。1全清潔能源轉(zhuǎn)型中面臨的風(fēng)險(xiǎn)1.1充裕性下降充裕性反映電網(wǎng)在任何時(shí)間尺度上都有充足的電力，全清潔能源轉(zhuǎn)型過程中需要考慮因充裕性不足而出現(xiàn)電力系統(tǒng)廣義阻塞的風(fēng)險(xiǎn)阿。本文在保證每時(shí)每刻水、風(fēng)、光等清潔能源的發(fā)電出力大于用電負(fù)荷的電力平衡的前提下，研究退出火電機(jī)組后電網(wǎng)面臨的充裕性下降的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)楸ＷC電力平衡，所以將退出火電機(jī)組后的充裕性下降風(fēng)險(xiǎn)分為調(diào)頻和調(diào)峰能力下降風(fēng)險(xiǎn)。以中國(guó)某省級(jí)電網(wǎng)為例，該省級(jí)電網(wǎng)裝機(jī)整體特性為“大水電、大新能源、小火電”O(jiān)由于大型水電機(jī)組多用于防洪，為西北電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻，所以在省內(nèi)起到的調(diào)峰功能十分有限?；痣姍C(jī)組作

11、為該省級(jí)電網(wǎng)的基礎(chǔ)性、支撐性電源，承擔(dān)了大量為省內(nèi)新能源發(fā)電進(jìn)行深度調(diào)峰的任務(wù)，其調(diào)節(jié)作用地位更加重要。因此，當(dāng)火電機(jī)組退出、新能源電機(jī)并網(wǎng)后，容易造成大量“棄風(fēng)、棄光”的現(xiàn)象。退出不同容量的火電機(jī)組對(duì)區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)充裕性的影響不同，規(guī)劃合理的火電機(jī)組退出順序可減少電網(wǎng)下降的調(diào)峰能力。相比于火力發(fā)電機(jī)，新能源發(fā)電機(jī)在一定程度上具有隨機(jī)性，存在著使電網(wǎng)頻率發(fā)生變化的可能性l211o在火電機(jī)組退出的方式下，有些大功率直流線路換流站周圍的新能源發(fā)電占比較高，直流在閉鎖時(shí)暫態(tài)調(diào)節(jié)能力較差，若沒有合適的安控措施，則會(huì)出現(xiàn)主網(wǎng)頻率升高的問題。1.2安全風(fēng)險(xiǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)反映為在退出火電機(jī)組后電網(wǎng)面臨失穩(wěn)的問題，本文

12、將安全風(fēng)險(xiǎn)分為過載風(fēng)險(xiǎn)和暫態(tài)穩(wěn)定安全風(fēng)險(xiǎn)。由于火電機(jī)組和新能源機(jī)組裝機(jī)地理位置的差異，退出不同位置的火電機(jī)組會(huì)改變電網(wǎng)的潮流情況。若區(qū)域內(nèi)某地負(fù)荷較重，退出該地點(diǎn)的火電會(huì)加劇線路潮流的嚴(yán)重程度，此時(shí)多回線路發(fā)生N-1故障，線路可能出現(xiàn)過載的問題網(wǎng)。因?yàn)樾履茉礄C(jī)組在發(fā)電機(jī)理、并網(wǎng)方式上與傳統(tǒng)火電機(jī)組有很大差別，所以對(duì)新能源機(jī)組的暫態(tài)特性的研究還不夠深入?？紤]到光能、風(fēng)能等資源需要達(dá)到一定條件才可裝機(jī)，所以新能源發(fā)電機(jī)裝設(shè)地點(diǎn)較為集中，導(dǎo)致目前需要花費(fèi)較高的代價(jià)來抑制電網(wǎng)故障下超高比例的新能源機(jī)組的暫態(tài)壓升，例如使用調(diào)相機(jī)等措施。目前，中國(guó)大多數(shù)地區(qū)的電網(wǎng)強(qiáng)度還不足以支撐超高比例的新能源接入，這也

13、是新能源機(jī)端暫態(tài)壓升問題的根本原因。若合理規(guī)劃火電機(jī)組的退出順序，可減少全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中電網(wǎng)下降的安全裕度以適應(yīng)電網(wǎng)強(qiáng)度的逐漸強(qiáng)化，減少了因發(fā)展全清潔能源發(fā)電而出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)損失。2退出火電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估指標(biāo)為了降低全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)損失并統(tǒng)一評(píng)價(jià)參數(shù)量綱，本文將火電機(jī)組退出后存在的安全性和充裕性風(fēng)險(xiǎn)量化為經(jīng)濟(jì)損失，以此來評(píng)估火電機(jī)組對(duì)該區(qū)域的重要性。2.1過載風(fēng)險(xiǎn)針對(duì)區(qū)域內(nèi)火電退出后可能出現(xiàn)的過載風(fēng)險(xiǎn)，本文將線路發(fā)生N-1故障的隨機(jī)概率和發(fā)生故障后可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失的乘積定義為可能產(chǎn)生的過載風(fēng)險(xiǎn)。多回線路任一獨(dú)立元件發(fā)生故障而被切除是一個(gè)隨機(jī)事件，傳統(tǒng)來說可以采用長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)平均值的方

14、法來統(tǒng)計(jì)線路平均每年可能出現(xiàn)的故障次數(shù)，也可以考慮元件壽命和故障的相關(guān)性來評(píng)估線路發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。電力電子岸件的故障率表示為U"0<T<TI11=Ti<T<?2（1）47冬】t2<t<t0式*7為元件使用時(shí)間；（0/】）為元件早期的故障期；（兀時(shí)為元件有效壽命期；（丁0）為元件損耗期；本凡、人3分別為元件在早期故障期、有效壽命期和元件損耗期時(shí)的故障率；四為形狀系數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)穩(wěn)定正常運(yùn)行時(shí)，線路，每百千米在時(shí)刻t發(fā)生N-1故障的概率可定義為P/1-e劉（2）發(fā)生某故障后可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失Q定義為NQ矛式中：F"）為第/條線路發(fā)生過載后需要采取

15、的緊急控制措施量；C.W為第，條線路發(fā)生故障后采取緊急控制單位措施量的經(jīng)濟(jì)損失；T為緊急控制措施采取的時(shí)間。綜上所述，退出一臺(tái)火電后線路過載風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估參數(shù)4（萬元）為A二丈（1-e刑C（/）（/）T（4）1式中：N為若有N條線路發(fā)生故障可能出現(xiàn)的過載問題。2.2暫穩(wěn)安全風(fēng)險(xiǎn)針對(duì)區(qū)域內(nèi)火電退出后可能出現(xiàn)的暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，本文用擴(kuò)展等面積準(zhǔn)則（EEAC）計(jì)算退出一臺(tái)火電機(jī)組后電網(wǎng)的暫態(tài)安全裕度26】。EEAC理論上以受擾軌跡的動(dòng)態(tài)鞍點(diǎn)作為界限指標(biāo)，將軌跡點(diǎn)經(jīng)過動(dòng)態(tài)鞍點(diǎn)時(shí)所具有的動(dòng)能作為失穩(wěn)裕度27-301o根據(jù)EEAC可計(jì)算出發(fā)生某種故障后該方式下的暫態(tài)功角穩(wěn)定裕度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定裕度和暫態(tài)頻率穩(wěn)定裕

16、度，將3種穩(wěn)定裕度中最低的數(shù)值作為該方式下的暫穩(wěn)裕度。通過計(jì)算可知哪些故障下電網(wǎng)存在暫態(tài)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)有限公司安全穩(wěn)定運(yùn)行導(dǎo)則所述，為保證發(fā)生暫態(tài)故障后電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，可以采取緊急控制策略。通過緊急控制策略的實(shí)施，可提高暫態(tài)穩(wěn)定故障下電網(wǎng)的暫態(tài)安全裕度，定義為發(fā)生第j個(gè)故障后為保持電網(wǎng)安全裕度大于0所需要的緊急控制措施量。因此，可將火電退出后電網(wǎng)暫穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估參數(shù)A（萬元）定義為R二（5）2/4umu''1式中：Pu（為發(fā)生第/種暫態(tài)故障的概率；Gn身）為第j條線路發(fā)生故障后采取緊急控制單位措施量的經(jīng)濟(jì)損失；M為有M種故障的暫態(tài)安全裕度為負(fù)數(shù)。2.3調(diào)頻能力下降風(fēng)險(xiǎn)考核

17、一臺(tái)火電機(jī)組一次調(diào)頻性能評(píng)價(jià)指標(biāo)有很多，但其中有些指標(biāo)難以根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到量化綜合指標(biāo)，例如遲緩率、響應(yīng)行為等（31-36）0本文將火電機(jī)組退出后的最大調(diào)整負(fù)荷限幅下降量視為電網(wǎng)調(diào)頻能力下降量。不同容量的火電機(jī)組參與一次調(diào)頻的最大調(diào)整負(fù)荷限幅不同，因此本文將調(diào)頻能力下降風(fēng)險(xiǎn)量化為因補(bǔ)償調(diào)頻容量下降而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。在汛期時(shí)，水電機(jī)組可補(bǔ)償一定容量的調(diào)頻能力，水電機(jī)組調(diào)頻容量不足時(shí)可交易外省的調(diào)頻資源，因此定義退出一臺(tái)火電后電網(wǎng)調(diào)頻能力下降風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估計(jì)算參數(shù)岳（萬元）為A=只。脩（Pw-ff+Pe-f6f）（6）式中：已恂為火電機(jī)組退出后電網(wǎng)降低的最大調(diào)整負(fù)荷限幅；p為本地水電機(jī)組補(bǔ)償單

18、位調(diào)頻容量w-f的價(jià)格；E為水電機(jī)組補(bǔ)償?shù)恼{(diào)頻容量；P為省外調(diào)頻資源補(bǔ)償單位調(diào)頻容量的價(jià)格；&為省外調(diào)頻資源補(bǔ)償?shù)恼{(diào)頻容量。2.4調(diào)峰能力下降風(fēng)險(xiǎn)一般來說，火電機(jī)組的調(diào)峰能力可通過該火電機(jī)組的調(diào)峰幅度來進(jìn)行評(píng)估：1%一Pg,max一Pg,minP=p（1-D）（7）gminmaxlJ式中：Pg,max為該機(jī)組的最大有功出力；,麗為該機(jī)組的最小有功出力；D為該火電機(jī)組的調(diào)差率。與調(diào)頻能力下降風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相似，退出火電機(jī)組的調(diào)峰能力下降容量可優(yōu)先利用省內(nèi)的水電資源，除此之外還可交易省外的調(diào)峰資源進(jìn)行補(bǔ)償，因此退出火電機(jī)組后調(diào)峰能力下降的風(fēng)險(xiǎn)可量化為因補(bǔ)償調(diào)峰容量下降而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。定義退出一

19、臺(tái)火電后電網(wǎng)調(diào)峰能力下降風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估參數(shù)A（萬元）為式中：Q心g為本地水電機(jī)組補(bǔ)償單位調(diào)峰容量的價(jià)格；為水電機(jī)組補(bǔ)償?shù)恼{(diào)峰容量；Pe_g為省外調(diào)峰資源補(bǔ)償單位調(diào)峰容量的價(jià)格；Pe為省外調(diào)峰資源補(bǔ)償?shù)恼{(diào)峰容量。3退出火電機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估指標(biāo)首先在符合約束條件的前提下計(jì)算區(qū)域內(nèi)火電機(jī)組退出后所需要增加的安控措施量，并將其量化為經(jīng)濟(jì)損失，得出電網(wǎng)面臨的過載風(fēng)險(xiǎn)和暫穩(wěn)安全風(fēng)險(xiǎn)；其次采集火電機(jī)組的基礎(chǔ)參數(shù)評(píng)估火電退出后因補(bǔ)償電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰能力下降的容量而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失；最后通過逐漸退出經(jīng)濟(jì)損失最小的火電機(jī)組進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，以確定在發(fā)展全清潔能源發(fā)電過程中階段性退出火電機(jī)組的順序。3.1約束條件1) 功率平衡約

20、束PP-L/yU(Gcos9+Ssin0)=0-Q-吃U(Gsin0-Bcos0)=0(9)。diijijijijij/=1式中:Pgj，Pdi，QgQ”分別為節(jié)點(diǎn)，的有功注入、有功負(fù)荷、無功注入、無功負(fù)荷和節(jié)點(diǎn)電壓；GB缶分別為支路的電導(dǎo)、電納和相角差。2) 變量約束。除電力平衡約束條件外，還應(yīng)考慮火電機(jī)組退出后區(qū)域電網(wǎng)是否滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行條件，即變量約束條件。變量約束條件又分為狀態(tài)變量約束和控制變量約束條件。狀態(tài)變量約束條件需要考慮發(fā)電機(jī)有功出力Pg、無功出力Qg、暫態(tài)時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓幅值兇,和穩(wěn)態(tài)時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓幅值uto控制變量約束條件需要考慮緊急措施量的4種風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)的計(jì)算方式，且己經(jīng)將風(fēng)險(xiǎn)指

21、標(biāo)轉(zhuǎn)化為歸一化的經(jīng)濟(jì)損失量。本小節(jié)將x臺(tái)火電機(jī)組分別退出后的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，以此得到階段性全清潔能源發(fā)電的火電機(jī)組退出的可能性和優(yōu)先級(jí)。在計(jì)算某臺(tái)火電機(jī)組退出后的風(fēng)險(xiǎn)矩陣時(shí)，需要考慮3.1小節(jié)的約束條件，若不滿足條件，則該臺(tái)火電機(jī)組無法退出。通過計(jì)算第x臺(tái)火電退出后的安全性和充裕性的經(jīng)濟(jì)損失量，可得至膨火電的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值a為為4(x)=&(x)+&(x)+43)+A。)(12)則區(qū)域內(nèi)所有需要退出的火電機(jī)組的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣表示為A=A(V4(2)A(3),M(x)(13)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣中值最小的那臺(tái)火電機(jī)組退出后對(duì)電網(wǎng)的綜合影響最小。3.3火電機(jī)組退出順序評(píng)估在退出一臺(tái)火電機(jī)組后，

22、電網(wǎng)的潮流結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變，余下火電機(jī)組的計(jì)算數(shù)據(jù)也可能發(fā)生改變(例如該省的水電機(jī)組可用的調(diào)頻和調(diào)峰容量)，所以在退出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)值最小的火電機(jī)組后，需要?jiǎng)h除矩陣中該火電機(jī)組的參數(shù)，并刷新剩余火電機(jī)組的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，經(jīng)過多次循環(huán)計(jì)算，直到矩陣中剩余火電數(shù)量為1,以此得到最終的火電退出順序，計(jì)算流程如圖1所示。(訐整)(訐整)者除？略機(jī)MMo狀態(tài)變量約束條件如下：f/=>min</<Rmax,/=1,2,N|in<b<i=l,2，押)G/G/,G/G(10)IHrnin<IJ<Umax,/=1,2,，N亢制ax,1,2，用It/It/It/G、控制變量約

23、束條件如下：M<Mmax,k(11)jj式中：A/g,k分別為發(fā)電機(jī)機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)目、緊急控制措施類型。3.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣第2節(jié)己經(jīng)介紹了退出某臺(tái)火電后電網(wǎng)存在.N(洪)圖1火電機(jī)組退出順序計(jì)算流程圖Fig.1Calculationflowchartofexitsequenceofthermalpowerunits容易得到其余2臺(tái)機(jī)組的過載風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣:4算例驗(yàn)證以2020年中國(guó)某省級(jí)電網(wǎng)為例，該電網(wǎng)規(guī)劃如圖2所示，該區(qū)域內(nèi)有3臺(tái)火電機(jī)組。線路8C火電i變電站A火電E變電站線路9磯直流B變電站,線路2光G專零線路5線路4F變電站某水電某水電某水電,c變電站B火風(fēng)A變電站某水線路電H發(fā)路6?&#

24、39;"D變電站H變電?水位圖2某省級(jí)電網(wǎng)地理接線圖Fig.2Geographicalconnectiondiagramofaprovincialpowergrid退出火電機(jī)組線路號(hào)線路長(zhǎng)度/km切負(fù)荷量/MW控制代價(jià)/萬元223.5800218A434.15940372.37636.143900377.33223.5870237.16434.15970384.26B536.6740314.17636.143860360.56C223.5860243.4434.15940372.37536.6400169.82636.143930389.9II某水電某水電：某水電表1退出火電機(jī)組后的

25、控制代價(jià)和線路參數(shù)Table1Lineparametersandcontrolcostafterexitingthermalpowerunits由于在全清潔能源轉(zhuǎn)型過程中新能源機(jī)組的不確定性對(duì)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的影響較大，因此對(duì)該電網(wǎng)進(jìn)行隨機(jī)潮流的建模，通過正態(tài)分布的模型選擇新能源機(jī)組穩(wěn)定性最為惡劣的潮流方式，以保證最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)是經(jīng)濟(jì)損失最大的情況。本文通過隨機(jī)潮流得出穩(wěn)定性最差的電網(wǎng)運(yùn)行方式，并以fastest時(shí)域仿真軟件搭建某區(qū)域的基礎(chǔ)潮流，該方式火電出力131萬馴（其中A電廠出力30萬kW、B電廠出力66萬kW、C電廠出力35萬kW）,水電出力210萬kW,光伏1060萬kW,風(fēng)電

26、77;1力260萬kW。首先根據(jù)基礎(chǔ)潮流計(jì)算3臺(tái)火電機(jī)組的4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)?；诨A(chǔ)潮流分別退出該區(qū)域內(nèi)的3臺(tái)火電機(jī)組，可仿真得到發(fā)生線路A/-1故障條件下可能出現(xiàn)的線路過載情況，并仿真計(jì)算此時(shí)需要采取的緊急控制量。線路基礎(chǔ)參數(shù)和過載風(fēng)險(xiǎn)如表1所示。由于該區(qū)域內(nèi)750kV線路的電力電子元件基本處于有效壽命期，所以其發(fā)生A/-1故障的概率相同，根據(jù)文獻(xiàn)28-31所述，該地區(qū)750kV線路發(fā)生N-1故障的概率可取0.58肉（100kma）。設(shè)切負(fù)荷持續(xù)時(shí)間2h,切負(fù)荷每單位代價(jià)為1萬元/（MW-h）0根據(jù)表1,結(jié)合式（4）可得到退出火電機(jī)組A的過載風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)4=967.7o重復(fù)這樣的計(jì)算方式基于fast

27、est軟件中軌跡計(jì)算的功能模塊，可計(jì)算出潮流方式在指定故障下的暫態(tài)安全裕度。為了減少新能源切機(jī)地點(diǎn)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，本文根據(jù)fastest軟件中的策略搜索模塊，可得到某故障發(fā)生后的最優(yōu)緊急控制策略，可以使用該模塊得到最優(yōu)的新能源切機(jī)地點(diǎn)。基于基礎(chǔ)潮流退出火電機(jī)組用計(jì)算在發(fā)生主變N-1故障下電網(wǎng)的暫態(tài)安全裕度，如表2所示。表2退出火電機(jī)組A后電網(wǎng)暫態(tài)安全裕度Table2TransientsafetymarginofpowergridafterexitingthermalpowerunitA故障名稱暫態(tài)安全裕度/%故障名稱暫態(tài)安全裕度/%主變AM1故障-63.84主變FN-1故障-85.64主變

28、BMl故障24.6主變GMl故障52.47主變CMl故障22.69主變HN-1故障88.65主變DMl故障47.96主變IMl故障51.23主變EMl故障2.88由表2可知，在退出火電機(jī)組A之后，若主變A、F發(fā)生N-1故障，電網(wǎng)的安全裕度為負(fù)指標(biāo)，為保證電網(wǎng)暫態(tài)安全裕度為正指標(biāo)，需要在發(fā)生如表2所述故障時(shí)采取合適的緊急控制措施。設(shè)切機(jī)持續(xù)時(shí)間2h,切機(jī)代價(jià)為5萬/MW-h，如表3所示。表3退出火電機(jī)組后采取的緊急措施量及控制代價(jià)Table3Thequantityofemergencymeasuresandcontrolcostafterexitingthermalpowerunits退出火故障

29、名稱原暫態(tài)安切機(jī)量控制代價(jià)電機(jī)組全裕度/MW/萬元A主變AMl故障-63.8497020500主變FAA1故障-85.641080B主變CMl故障主變HN-1故障-99.99180022000-27.08400C主變DV1故障-89.84140014000根據(jù)表3所列數(shù)據(jù)，取發(fā)生主變N-1故障的概率為0.03232-361,結(jié)合式（5）可得到退出機(jī)組A的暫穩(wěn)安全風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)，重復(fù)這樣的計(jì)算方式容易得到其余2臺(tái)機(jī)組的暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣：舄姍國(guó)（15）IA采集3臺(tái)火電機(jī)組的基礎(chǔ)參數(shù)，見表4o表43臺(tái)火電機(jī)組的基礎(chǔ)參數(shù)Table4Basicparametersofthreethermalpowerun

30、its參數(shù)機(jī)組A機(jī)組B機(jī)組c最大有功出力/MW300660350調(diào)差率/%505050最大負(fù)荷限幅±18+7QA±21/MWToy.U因?yàn)檠雌趦?nèi)該地區(qū)的水電機(jī)組調(diào)頻和調(diào)峰容量尚有盈余，不需要交易省外資源，設(shè)調(diào)頻資源代價(jià)10萬元/MW、調(diào)峰資源代價(jià)1萬元/MW,根據(jù)表4所列數(shù)據(jù)，結(jié)合式和式（8）易得到退出3臺(tái)機(jī)組的調(diào)頻風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣和調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣：4(1)'1180人3=A(2)3%(16)&3)_210_麗F1501>14=|41=1330|（17）修4<3）L175根據(jù)式（12）對(duì)火電機(jī)組的評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，可得到綜合評(píng)價(jià)矩陣：rAW

31、tAL（l）、+4F1953.714姐2）+（2）+4（2）“4（2）L|2'句3）+L2008.49JL123#3）由式（18）可知，在3臺(tái)火電都開啟的方式下，機(jī)組A的經(jīng)濟(jì)損失最小，則應(yīng)優(yōu)先退出火電機(jī)組A。然后搭建退出火電機(jī)組A的潮流方式，重新計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，可得:o=|3069.432164.88(19)綜上所述，在該區(qū)域發(fā)展全清潔能源發(fā)電的規(guī)劃中，火電機(jī)組的退出順序應(yīng)為A-CtB。5結(jié)語針對(duì)全清潔能源發(fā)電轉(zhuǎn)型過程中因退出火電而造成的電網(wǎng)穩(wěn)定性下降和經(jīng)濟(jì)損失的問題，合理規(guī)劃火電機(jī)組的退出順序可以有效減少電網(wǎng)下降的安全裕度以減少全清潔能源發(fā)電發(fā)展過程中的電網(wǎng)規(guī)劃難度和經(jīng)濟(jì)損失。本文

32、通過對(duì)區(qū)域內(nèi)火電退出后存在的電網(wǎng)充裕性和安全性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并將風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)量化為經(jīng)濟(jì)損失，計(jì)算出較為合理的火電退出順序。鑒于篇幅限制，本文選擇了一個(gè)較為簡(jiǎn)單的實(shí)例，對(duì)于電網(wǎng)較為復(fù)雜的方式，在過載和暫穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算中可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況增加仿真故障類型。此外，步驟中一些計(jì)算方法還可以進(jìn)行優(yōu)化以得到更精確的數(shù)值。參考文獻(xiàn)1吳俊，薛禹勝，舒印彪，等.大規(guī)?？稍偕茉唇尤胂碌碾娏ο到y(tǒng)充裕性優(yōu)化(二)多等級(jí)備用的協(xié)調(diào)優(yōu)化j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2019,43(10):30-39.WUJun,XUEYusheng,SHUYinbiao,etal.Powersystemadequacyoptimizationund

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