發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估

1、第二章 發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估Generating System Reliability Evaluation2.1 概概 述述2.2 發(fā)電機組停運容量概率模型發(fā)電機組停運容量概率模型2.3 負荷模型負荷模型2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模擬2.7 我國我國20002000年發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估年發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估2.1 概概 述述主要目標主要目標確定電力系統(tǒng)為保證充足的電力供應(yīng)所需的發(fā)電容量。包括：確定電力系統(tǒng)為保證充足的電力供應(yīng)所需的發(fā)電容量。包括：靜態(tài)容量靜態(tài)容量運行容量運行容量

2、v 指對整個系統(tǒng)所需容量的長期指對整個系統(tǒng)所需容量的長期估計，可考慮為裝機容量；估計，可考慮為裝機容量；v 必須滿足發(fā)電機組計劃檢修、必須滿足發(fā)電機組計劃檢修、非計劃檢修、季節(jié)性降出力以非計劃檢修、季節(jié)性降出力以及非預計的負荷增長等要求；及非預計的負荷增長等要求；v 待確定的基本量是電力系統(tǒng)的待確定的基本量是電力系統(tǒng)的合理裝機備用。合理裝機備用。v 為滿足一定負荷水平所需為滿足一定負荷水平所需實際容量的短期估計；實際容量的短期估計；v 需要確定的則是在短時間需要確定的則是在短時間內(nèi)內(nèi) (幾小時或一天幾小時或一天)，系統(tǒng)所，系統(tǒng)所需的運行備用需的運行備用 (旋轉(zhuǎn)備用、旋轉(zhuǎn)備用、快速啟動機組及互聯(lián)

3、電力快速啟動機組及互聯(lián)電力系統(tǒng)的相互支援等系統(tǒng)的相互支援等)。2.1 概概 述述發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標發(fā)電系統(tǒng)的充裕度發(fā)電系統(tǒng)的充裕度 是在發(fā)電機組額定值和電壓水平限度內(nèi)，扣除是在發(fā)電機組額定值和電壓水平限度內(nèi)，扣除機組的計劃和非計劃停運造成的降低出力后，向機組的計劃和非計劃停運造成的降低出力后，向用戶提供總的電力和電量需求的能力。用戶提供總的電力和電量需求的能力。衡量系統(tǒng)裝機容量充裕度的方法衡量系統(tǒng)裝機容量充裕度的方法v確定性方法：百分數(shù)備用法或最大機組備用法確定性方法：百分數(shù)備用法或最大機組備用法v概率方法：電力不足概率概率方法：電力不足概率 (Loss of Load Pr

4、obability，LOLP) 及電力不足頻率和持續(xù)時間及電力不足頻率和持續(xù)時間 (Frequency and Duration，F(xiàn)&D）19501960年代建立的模擬法和遞推法為概率年代建立的模擬法和遞推法為概率法在發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)法在發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)2.1 概概 述述表表2.1 國外電力公司發(fā)電系統(tǒng)可靠性標準國外電力公司發(fā)電系統(tǒng)可靠性標準國國 家家或公司或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度容量裕度國國 家家或公司或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度容量裕度澳大利亞澳大利亞572030日日 本本0.32030比利時比利時16約約 旦旦0

5、.42530巴巴 西西2.5瑞瑞 典典0.4加拿大加拿大0.12.520荷荷 蘭蘭3040獨聯(lián)體獨聯(lián)體351517挪挪 威威3丹丹 麥麥20葡萄牙葡萄牙20芬芬 蘭蘭914羅馬尼亞羅馬尼亞0.11.23035法法 國國0.22斯洛文尼亞斯洛文尼亞2024德德 國國20南南 非非6202228愛爾蘭愛爾蘭1.593335西班牙西班牙0.110意大利意大利25英英 國國1.824科特迪瓦科特迪瓦17美美 國國0.115202.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立2.2.1 發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析原理發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析原理v 不考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束（互聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線例外）；不考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束（互聯(lián)

6、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線例外）；v 不反映任何特定用戶負荷點的電力不足；不反映任何特定用戶負荷點的電力不足；v 能衡量整個發(fā)電系統(tǒng)的充裕度。能衡量整個發(fā)電系統(tǒng)的充裕度。C發(fā)電系統(tǒng)容量發(fā)電系統(tǒng)容量系統(tǒng)總負荷系統(tǒng)總負荷a. 系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型容量模型容量模型負荷模型負荷模型風險模型風險模型b. 分析模型分析模型2.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立2.2.2 建立模型時對一些工程問題的處理建立模型時對一些工程問題的處理v 關(guān)于部分停運的處理關(guān)于部分停運的處理采用兩狀態(tài)采用兩狀態(tài) (工作狀態(tài)工作狀態(tài) 故障停運狀態(tài)故障停運狀態(tài)) 模型。實際存在部分停運狀態(tài)，模型。實際存在部分停運狀態(tài)，即機組的可用發(fā)電容

7、量只能達到額定容量的一個百分數(shù)。通常的處理即機組的可用發(fā)電容量只能達到額定容量的一個百分數(shù)。通常的處理方法是把部分停運折合成等效完全停運來考慮。定義等效強迫停運率方法是把部分停運折合成等效完全停運來考慮。定義等效強迫停運率 (the E quivalent Forced Outage Rates，EFOR)：EFOR（強迫停運小時等效停運小時）（強迫停運小時等效停運小時）/（運行小時強迫停運小時）（運行小時強迫停運小時）v 計劃檢修的考慮計劃檢修的考慮 適當減少研究期間的機組容量總數(shù)。需頻繁地修改系統(tǒng)的機組停運容適當減少研究期間的機組容量總數(shù)。需頻繁地修改系統(tǒng)的機組停運容量模型，費時、不方便；

8、量模型，費時、不方便； 利用利用“有效載荷能力有效載荷能力(effective load-carrying capability) ”或或“有效容量有效容量(effective capacity)”的概念修改負荷模型；的概念修改負荷模型； 能源受限機組能源受限機組(limited energy unit)。水電機組的停運可能是隨機的機。水電機組的停運可能是隨機的機組強迫停運或缺乏水能停運。一般可靠性計算均假定供給發(fā)電機組的組強迫停運或缺乏水能停運。一般可靠性計算均假定供給發(fā)電機組的能源是完全充足的。能源是完全充足的。 機組停運參數(shù)的不確定性。通常采用確定的停運參數(shù)的點估計值進行機組停運參數(shù)的不

9、確定性。通常采用確定的停運參數(shù)的點估計值進行分析計算；必要時再考慮機組停運參數(shù)的不確定性的影響。分析計算；必要時再考慮機組停運參數(shù)的不確定性的影響。2.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立2.2.3 安裝容量、可用發(fā)電容量和停運容量安裝容量、可用發(fā)電容量和停運容量v 安裝容量安裝容量 (Installed Capacity)：機組額定容量的總和。安裝容量：機組額定容量的總和。安裝容量與機組的狀態(tài)無關(guān)，即與機組的狀態(tài)無關(guān)，即 ICsICiv 可用發(fā)電容量可用發(fā)電容量 (Available Generation Capacity)：指系統(tǒng)中每臺：指系統(tǒng)中每臺機組處于正?？捎脿顟B(tài)，能連續(xù)

10、帶滿負荷的容量。系統(tǒng)的可用機組處于正?？捎脿顟B(tài)，能連續(xù)帶滿負荷的容量。系統(tǒng)的可用發(fā)電容量與系統(tǒng)中各機組的狀態(tài)有關(guān)。對于一臺機組，有發(fā)電容量與系統(tǒng)中各機組的狀態(tài)有關(guān)。對于一臺機組，有 0 處于停運狀態(tài)時當機組，處于正常運行狀態(tài)時當機組，iiICACiiv 停運容量停運容量 (Outage Capacity)：一臺機組處于停運狀態(tài)，不能連：一臺機組處于停運狀態(tài)，不能連續(xù)帶負荷的容量。系統(tǒng)的停運容量與也系統(tǒng)中各機組的狀態(tài)有續(xù)帶負荷的容量。系統(tǒng)的停運容量與也系統(tǒng)中各機組的狀態(tài)有關(guān)。對于一臺機組，有關(guān)。對于一臺機組，有 0處于停運狀態(tài)時當機組，處于正常運行狀態(tài)時當機組，iICiOCii2.2 停運容量概

11、率模型的建立停運容量概率模型的建立相應(yīng)地，下述關(guān)系成立：相應(yīng)地，下述關(guān)系成立：ICi (安裝容量安裝容量)ACi (可用容量可用容量) OCi (停運容量停運容量)ICs (安裝容量安裝容量)ACs (可用容量可用容量) OCs (停運容量停運容量)通常，發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估中采用單母線模型，有通常，發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估中采用單母線模型，有niisniisOCOCACAC11)()()()(機組系統(tǒng)機組系統(tǒng)表表2.2 兩臺兩臺50MW機組構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)的可用容量和停運容量表機組構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)的可用容量和停運容量表系系 統(tǒng)統(tǒng) 狀狀 態(tài)態(tài)可用發(fā)電容量可用發(fā)電容量/MW停運容量停運容量/MW機組機組1機

12、組機組2機組機組1機組機組2系統(tǒng)系統(tǒng)機組機組1機組機組2系統(tǒng)系統(tǒng)正常正常正常正常5050100000故障故障正常正常0505050050正常正常故障故障5005005050故障故障故障故障00050501002.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立v 狀態(tài)狀態(tài)k (k臺故障臺故障)的的概率概率pk為為pk Cnk rk(1r)nk其中，其中，r/()為機組強迫為機組強迫停運率；停運率；，為機組的故為機組的故障率和修復率障率和修復率v 狀態(tài)狀態(tài)k的的確切頻率確切頻率fk為為 fk pk(k+k)式中，式中， k+(k)為從狀態(tài)為從狀態(tài)k向停向停運容量小運容量小(大大)的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移的狀

13、態(tài)的轉(zhuǎn)移率。率。系統(tǒng)系統(tǒng)n臺機組類型相同時停運容量概率表的制定臺機組類型相同時停運容量概率表的制定v對于上述系統(tǒng)，有如下關(guān)系：對于上述系統(tǒng)，有如下關(guān)系：k+ kk(nk) Ck kC，k0, 1, , n Pkni=kpiF(Ck)ni=kpi+(Ci)(Ci)式中，式中，+(Ci)/(Ci)為停運容量在為停運容量在Ci的狀態(tài)向停運容量小的狀態(tài)向停運容量小(大大)的狀態(tài)的的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率。轉(zhuǎn)移率。2.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立例例2.2 某發(fā)電系統(tǒng)有某發(fā)電系統(tǒng)有4臺臺50MW的機組。單臺機組參數(shù)為的機組。單臺機組參數(shù)為r0.04，0.0011/d，0.026/d。計算發(fā)電系

14、統(tǒng)的停運參數(shù)。計算發(fā)電系統(tǒng)的停運參數(shù)。解解 設(shè)系統(tǒng)安裝容量為設(shè)系統(tǒng)安裝容量為Z(Z200MW)；任一時刻可用發(fā)電容量為；任一時刻可用發(fā)電容量為Y，停運容量為停運容量為X，則，則XZY。yk為狀態(tài)為狀態(tài)k的發(fā)電容量；的發(fā)電容量；xk為狀態(tài)為狀態(tài)k的的停運容量。記停運容量。記PkPXxkPYyk為停運容量大于等于為停運容量大于等于xk的累積的累積狀態(tài)概率；狀態(tài)概率；pkpXxk為停運容量等于為停運容量等于xk的確切狀態(tài)概率。則的確切狀態(tài)概率。則p0p(x0)C40(0.04)0(0.96)40.8493466p1p(x50)C41(0.04)(0.96)30.1415578p2p(x100)C42

15、(0.04)2(0.96)20.0088474p3p(x150)C43(0.04)3(0.96)0.0002458p4p(x200)C44(0.04)4(0.96)00.0000026f(x0)p(x0)(04)0.0037371f(x50)p(x50)(3)0.0032133f(x100)p(x100)(22)0.0004406f(x150)p(x150)(3)0.0000189f(x200)p(x200)(40)0.00000032.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立表表2.3 發(fā)電系統(tǒng)停運參數(shù)概率發(fā)電系統(tǒng)停運參數(shù)概率狀態(tài)狀態(tài)xk/MWyk/MW確切概率確切概率pk累積概率累

16、積概率Pk增量頻率增量頻率f(xk)/d-1累積頻率累積頻率F(xk)/d-1002000.84934661-0.00373711501500.14155780.15065360.00321330.003673221001000.00884740.00909580.00044060.00045983150500.00024580.00024840.00001890.0000192420000.00000260.00000260.00000030.00000032.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立用遞推公式建立停運容量概率模型用遞推公式建立停運容量概率模型1. 確切狀態(tài)概率確切狀

17、態(tài)概率p(X)公式公式新增一臺機組新增一臺機組(容量容量CMW，F(xiàn)ORr)后，系統(tǒng)停運容后，系統(tǒng)停運容量為量為X的確切概率的確切概率p(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)對于第一臺機組，對于第一臺機組， p(0)1r，p(C)r當當XC時，時， p(XC)02. 累積狀態(tài)概率累積狀態(tài)概率P(X)公式公式P(X)(1r) P(X)r P(XC)例例2.3 表表2.4 發(fā)電系統(tǒng)機組停運數(shù)據(jù)發(fā)電系統(tǒng)機組停運數(shù)據(jù)編號編號容量容量/MW強迫停運率強迫停運率r故障率故障率/(次次/d)平均修復平均修復時間時間/d修復率修復率/(次次/d)11000.010.005052.00.521500.02

18、0.010202.00.532000.030.0123 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立表表2.6 停運容量概率模型停運容量概率模型Xp(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)P(X)011 追加機組追加機組1：C100MW，r0.01010.9910.0100.991.005000.9900.0100.000.0110000.9900.0110.010.01 追加機組追加機組2：C150MW，r0.0200.990.980.990.020 0.97021.00005000.980 0.020 00.02981000.010.980.010.020 0.0

19、0980.029815000.980 0.020.990.01980.020020000.980 0.020 00.000225000.980 0.020.010.00020.00022.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立續(xù)表續(xù)表2.6 停運容量概率模型停運容量概率模型Xp(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)P(X) 追加機組追加機組3：C200MW，r0.0300.97020.970.97020.030 0.9410941.0000005000.970 0.030 00.0589061000.00980.970.00980.030 0.0095060.05890615

20、00.01980.970.01980.030 0.0192060.04940020000.970 0.030.97020.0291060.0301942500.00020.970.00020.030 0.0001940.00108830000.970 0.030.00980.0002940.00089435000.970 0.030.01980.0005940.00060040000.970 0.030 00.00000645000.970 0.030.00020.0000060.0000062.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立3.用遞推公式建立機組停運容量的頻率和持續(xù)時間用遞

21、推公式建立機組停運容量的頻率和持續(xù)時間能計算進入每種停運容量的頻率和從每種停運容量狀態(tài)向另一個能計算進入每種停運容量的頻率和從每種停運容量狀態(tài)向另一個較大和較小停運容量狀態(tài)轉(zhuǎn)移的離去率，并可進一步計算累積狀態(tài)較大和較小停運容量狀態(tài)轉(zhuǎn)移的離去率，并可進一步計算累積狀態(tài)頻率和持續(xù)時間。頻率和持續(xù)時間。設(shè)設(shè)+(X)、(X)分別為自確切停運容量狀態(tài)分別為自確切停運容量狀態(tài)X轉(zhuǎn)移到另一停運容量轉(zhuǎn)移到另一停運容量較小、較大的狀態(tài)的有效離去率較小、較大的狀態(tài)的有效離去率(effective departure rate)；+(X)、(X)分別為增加一臺機組前停運容量狀態(tài)分別為增加一臺機組前停運容量狀態(tài)X轉(zhuǎn)移

22、到另一停運容量較小、轉(zhuǎn)移到另一停運容量較小、較大的狀態(tài)的有效離去率。較大的狀態(tài)的有效離去率。v 若增加一臺機組前系統(tǒng)處于停運容量若增加一臺機組前系統(tǒng)處于停運容量X狀態(tài)，新增機組又處于狀態(tài)，新增機組又處于工作狀態(tài)，則工作狀態(tài)，則+(X)+(X)(X)(X)v 若增加一臺機組前系統(tǒng)處于停運容量若增加一臺機組前系統(tǒng)處于停運容量XC狀態(tài)，新增機組容狀態(tài)，新增機組容量為量為C且處于停運狀態(tài)，則且處于停運狀態(tài)，則+(X)+(XC)(X)(XC)2.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立v 綜合求加權(quán)平均可得綜合求加權(quán)平均可得 +(X) 1/p(X)p(X)(1r)+(X) p(XC)r+(XC)

23、 (X)1/p(X)p(X)(1r)(X) p(XC)r(XC) 對于第一臺機組，有對于第一臺機組，有 +(0)0，(0)0 ，p(0)1r +(C)，(C)0， p(C)r當當XC時，時，+(XC)(XC)0系統(tǒng)出現(xiàn)停運容量系統(tǒng)出現(xiàn)停運容量X的確切狀態(tài)頻率的確切狀態(tài)頻率f(X)和累積狀態(tài)頻率和累積狀態(tài)頻率F(X)f(X)p(X)+(X)(X)F(X)(1r)F(X)P(X)rF(XC)P(XC)式中，式中，P(X)p(Xj)，所有，所有XjX2.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立表表2.7 停運容量頻率模型停運容量頻率模型XP(X)F(X)F(X)(1r)F (X)P (X)r

24、F (XC)P (XC) 追加機組追加機組1：C100MW，r0.01，0.0102，0.50100.99(00.005051.00)0.01(00.51.0)050000.99(00.005050)0.01(00.51.0)0.005100000.99(00.005050)0.01(00.51.0)0.005 追加機組追加機組2：C150MW，r0.02，0.00505，0.501.0000.98(00.01021.00)0.02(00.51.00)0500.010.0050.98(0.0050.01020.01)0.02(00.51.00)0.01481000.010.0050.98(0.

25、0050.01020.01)0.02(00.51.00)0.0148150000.98(00.01020)0.02(00.51.00)0.0100200000.98(00.01020)0.02(00.50.01)0.0002250000.98(00.01020)0.02(00.50.01)0.00022.2 停運容量概率模型的建立停運容量概率模型的建立續(xù)表續(xù)表2.7 停運容量頻率模型停運容量頻率模型XP(X)F(X)F(X)(1r)F (X)P (X)rF (XC)P (XC) 追加機組追加機組3：C200MW，r0.03，0.01237，0.401.000000.97(00.012371.0

26、0)0.03(00.41.0)0.000001500.02980.01480.97(0.01480.012370.0298)0.03(00.41.0)0.0259981000.02980.01480.97(0.01480.012370.0298)0.03(00.41.0)0.0259981500.02000.01000.97(0.010.012370.02)0.03(00.41.0)0.0214602000.00020.00020.97(0.00020.012370.0002)0.03(00.41.0)0.01211922500.00020.00020.97(0.00020.012370.00

27、02)0.03(0.01480.40.0298)0.000993300000.97(00.012370)0.03(0.01480.40.0298)0.000802350000.97(00.012370)0.03(0.010.40.02)0.000540400000.97(00.012370)0.03(0.00020.40.0002)0.000008450000.97(00.012370)0.03(0.00020.40.0002)0.0000082.3 負荷模型負荷模型2.3.1 一般考慮一般考慮v可用一年中不同階段的負荷曲線表示，也可以用每可用一年中不同階段的負荷曲線表示，也可以用每月、每天、

28、每小時的負荷表示；月、每天、每小時的負荷表示；v負荷預測的不確定性：負荷預測的不確定性： 按各種可能的預測尖峰負荷計算系統(tǒng)的可靠性指標，再按各種可能的預測尖峰負荷計算系統(tǒng)的可靠性指標，再用預測負荷的概率對系統(tǒng)的可靠性指標進行加權(quán)平均；用預測負荷的概率對系統(tǒng)的可靠性指標進行加權(quán)平均； 將預測負荷看成一個隨機變量，求出它的數(shù)學期望和方將預測負荷看成一個隨機變量，求出它的數(shù)學期望和方差，系統(tǒng)的可靠性指標也是隨機變量，其數(shù)學期望和方差，系統(tǒng)的可靠性指標也是隨機變量，其數(shù)學期望和方差可根據(jù)預測負荷的數(shù)據(jù)求出來。差可根據(jù)預測負荷的數(shù)據(jù)求出來。v發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估方法：發(fā)電系統(tǒng)可靠性評估方法： 確切停運容量

29、模型累積負荷模型確切停運容量模型累積負荷模型 累積停運容量模型確切負荷模型累積停運容量模型確切負荷模型2.3 負荷模型負荷模型2.3.2 不同計算方法使用的負荷模型不同計算方法使用的負荷模型LOLP(或或LOLE)法采用的確切負荷模型法采用的確切負荷模型v 采用研究期間內(nèi)的日尖峰負荷；采用研究期間內(nèi)的日尖峰負荷；v 未考慮一天內(nèi)負荷的變化，其未考慮一天內(nèi)負荷的變化，其LOLE或或LOLP指標只指標只能反映電力不足的風險，不能反映電力不足的頻率、能反映電力不足的風險，不能反映電力不足的頻率、持續(xù)時間和嚴重程度。持續(xù)時間和嚴重程度。HLOLE和和EENS法采用的負荷模型法采用的負荷模型v 采用研究

30、期間內(nèi)的小時負荷?？梢灾苯硬捎萌諝v小采用研究期間內(nèi)的小時負荷?？梢灾苯硬捎萌諝v小時負荷，也可以采用重新排列成從大到小的累積形時負荷，也可以采用重新排列成從大到小的累積形式的負荷持續(xù)曲線；式的負荷持續(xù)曲線；v HLOLE指標可以考慮一天中指標可以考慮一天中24小時的負荷變化，小時的負荷變化，EENS指標能反映系統(tǒng)事故的嚴重程度。指標能反映系統(tǒng)事故的嚴重程度。2.3 負荷模型負荷模型頻率期間法采用的負荷模型頻率期間法采用的負荷模型v確切狀態(tài)負荷模型確切狀態(tài)負荷模型一般采用兩級負荷模型：在研究的一般采用兩級負荷模型：在研究的D天期間內(nèi)，日尖峰負荷天期間內(nèi)，日尖峰負荷用用L(D)個負荷水平的隨機序列表

31、示；每個峰荷具有個負荷水平的隨機序列表示；每個峰荷具有e天的平均天的平均持續(xù)時間，并且被平均持續(xù)時間為持續(xù)時間，并且被平均持續(xù)時間為(1e)天的低負荷天的低負荷L0(不變不變)彼彼此隔開；負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移與機組停運容量狀態(tài)轉(zhuǎn)移相互獨立。則此隔開；負荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移與機組停運容量狀態(tài)轉(zhuǎn)移相互獨立。則日負荷模型如下：日負荷模型如下：表表2.8 兩級日負荷模型及計算公式兩級日負荷模型及計算公式項項 目目尖峰負荷尖峰負荷Li低負荷低負荷L0備備 注注平均持續(xù)時間平均持續(xù)時間e1en(Li)為尖為尖峰負荷出現(xiàn)峰負荷出現(xiàn)的次數(shù)；的次數(shù)；研究周期研究周期Dn(Li)確切概率確切概率p(Li)n(Li)e/Dp(L0)

32、1e向較大峰荷轉(zhuǎn)移率向較大峰荷轉(zhuǎn)移率+(Li)0+(L0)1/(1e)向較小峰荷轉(zhuǎn)移率向較小峰荷轉(zhuǎn)移率(Li)1/e(Li)0確切頻率確切頻率f(Li)n(Li)/Df(L0)12.3 負荷模型負荷模型頻率期間法采用的負荷模型頻率期間法采用的負荷模型v累積狀態(tài)負荷模型累積狀態(tài)負荷模型由負荷累積概率和頻率兩個特性數(shù)據(jù)組成；任一給定負由負荷累積概率和頻率兩個特性數(shù)據(jù)組成；任一給定負荷荷L可用兩狀態(tài)過程表示：可用兩狀態(tài)過程表示： 狀態(tài)狀態(tài)1負荷大于或等于負荷大于或等于L 狀態(tài)狀態(tài)2負荷小于負荷小于L若負荷數(shù)據(jù)已知，則狀態(tài)若負荷數(shù)據(jù)已知，則狀態(tài)1的概率可從負荷大于等于的概率可從負荷大于等于L的的時間比

33、例求得，頻率可以從狀態(tài)時間比例求得，頻率可以從狀態(tài)2向狀態(tài)向狀態(tài)1的轉(zhuǎn)移次數(shù)求得。的轉(zhuǎn)移次數(shù)求得。累積負荷模型參數(shù)如下：累積負荷模型參數(shù)如下：P(L)狀態(tài)狀態(tài)1(負荷負荷L)的概率的概率F(L)狀態(tài)狀態(tài)1或狀態(tài)或狀態(tài)2(負荷負荷L)的頻率的頻率2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算LOLP電力不足電力不足(缺電缺電)時間概率時間概率將研究的某一天的日最高負荷與容量模型結(jié)合可將研究的某一天的日最高負荷與容量模型結(jié)合可求得求得LOLPP(XCsL)P(XR)即，即，LOLP是所以是所以XR狀態(tài)的累積概率。狀態(tài)的累積概率。LOLE電力不足期望值電力不足期望值表示某一整個研究期間，系

34、統(tǒng)容量小于日最高負表示某一整個研究期間，系統(tǒng)容量小于日最高負荷的天數(shù)期望值。荷的天數(shù)期望值。期間年期間期間d/ )()LOLE(d/ )()LOLE(111minjijiinjjsiLCPLCP2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算例：在例例：在例2.3的三機系統(tǒng)中，若已知周負荷曲線，并假定的三機系統(tǒng)中，若已知周負荷曲線，并假定一年一年52周的周負荷曲線相同。則系統(tǒng)周的周負荷曲線相同。則系統(tǒng)LOLE指標計算結(jié)指標計算結(jié)果（表果（表2.10）如下：）如下：LOLE(周周)0.239476 d/周周LOLE(年年)LOLE(周周)12.452752 d/年年停運容量停運容量 X0

35、50100150200累積概率累積概率 P(X)10.0589060.0589060.0494000.030194停運容量停運容量 X250300350400450累積概率累積概率 P(X)0.0010880.0008940.0006000.0000060.000006星星 期期一一二二三三四四五五六六日日日最高負荷日最高負荷/MW340320360310290210240備用容量備用容量/MW11013090140160240210發(fā)生電力不足的最低發(fā)生電力不足的最低停運容量停運容量/MW150150100150200250250LOLP0.0494000.0494000.0589060.0

36、494000.0301940.0010880.0010882.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算HLOLE電力不足小時期望值電力不足小時期望值EENS電量不足期望值電量不足期望值XLOL期望電力不足期望電力不足XLOLEENS/HLOLE (MW)年h/ )(HLOLE11241minjkijkiiLCXP年年 MW.h/ )(EENS MW.h/)()(EENS112411112411 minjkCLCXiminjkCLCXijkijkijiijkijiijkiXPXXpLCX2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算表表2.12 周一周一LOLE，HLOLE

37、，EENS計算表計算表時間時間/h小時負荷小時負荷備用備用/MWHLOLEEENS時間時間/h小時負荷小時負荷備用備用/MWHLOLEEENSMWMW1702382120.0010880.11664413953231270.0494002.7756002652212290.0010880.09814814953231270.0494002.7756003602042460.0010880.07965215953231270.0494002.7756004602042460.0010880.079652161003401100.0494003.6154005551872630.0008940.0

38、63678171003401100.0494003.6154006652212290.0010880.098148181003401100.0494003.6154007752551950.0301940.28067019953231270.0494002.7756008802721780.0301940.79396820903061440.0494001.9358009852891610.0301941.30726621802721780.0301940.78396810903061440.0494001.93580022752551950.0301940.28067011903061440

39、.0494001.93580023752551950.0301940.28067012903061440.0494001.93580024702382120.0010880.116644合計合計0.731986 34.081578一周數(shù)據(jù)總加，有一周數(shù)據(jù)總加，有HLOLE3.803962 h/周周EENS228.4124 MW.h/周周2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算F&D頻率持續(xù)時間頻率持續(xù)時間次年次天次年年年年天h/ /HLOLE/ )(LOLE/ )()(/ )()( )()()()( )(11241241241241 allFFLpDLCFLCPFLCFLCPX

40、CFXCPxXXpFminjkijkiiijiikkSSXSLSLi結(jié)合上例數(shù)據(jù)和表結(jié)合上例數(shù)據(jù)和表2.6以及表以及表2.7結(jié)果，有結(jié)果，有次周次天次周周周周周一h/ 9602.11318052. 0/803962. 3/HLOLE/ 318052. 0/ 062566. 0 )450()340450(241241FDFLFPFkk2.4 發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標的計算裕度容量模型裕度容量模型裕度容量裕度容量Mk為電源可用發(fā)電容量為電源可用發(fā)電容量Yj與負荷容量與負荷容量Li之差，記為之差，記為MkYjLi2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修研究發(fā)電機組的檢修計劃存在

41、兩個方面的問題研究發(fā)電機組的檢修計劃存在兩個方面的問題v從可靠性觀點看應(yīng)該怎樣合理安排檢修計劃從可靠性觀點看應(yīng)該怎樣合理安排檢修計劃1. 等風險度法：使研究期間內(nèi)系統(tǒng)的備用容量或風等風險度法：使研究期間內(nèi)系統(tǒng)的備用容量或風險度相等險度相等2. 最小風險度法：使研究期間內(nèi)系統(tǒng)的風險值最小最小風險度法：使研究期間內(nèi)系統(tǒng)的風險值最小v如何具體評價檢修計劃對可靠性的影響如何具體評價檢修計劃對可靠性的影響1. 修正容量模型：頻繁修改機組停運容量概率表，修正容量模型：頻繁修改機組停運容量概率表，工作量大工作量大2. 修正負荷模型：修改檢修期間系統(tǒng)的負荷，計算修正負荷模型：修改檢修期間系統(tǒng)的負荷，計算量小量

42、小2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修2.5.1 發(fā)電機組有效容量的概念和算法發(fā)電機組有效容量的概念和算法W1W20.0010.010.11.010.0100.0LOLE/(d/a)年峰值負荷/MWA Babc圖圖2.14 年年LOLE變化曲線變化曲線圖中，曲線圖中，曲線A對應(yīng)未增新機組的曲線；對應(yīng)未增新機組的曲線；曲線曲線B未增加一臺新機組未增加一臺新機組(容量容量Cn強迫停運強迫停運率率r)后的曲線。當保持后的曲線。當保持LOLE0.1d/a不變不變時，新增機組的額定容量分成兩部分，一時，新增機組的額定容量分成兩部分，一部分供應(yīng)負荷，另一部分作為系統(tǒng)的備用部分供應(yīng)負荷，另一部分作為

43、系統(tǒng)的備用容量，以保持系統(tǒng)有同樣的可靠性要求。容量，以保持系統(tǒng)有同樣的可靠性要求。新增機組可供負荷的這部分容量稱為新增機組可供負荷的這部分容量稱為“有有效載荷容量效載荷容量(effective load-carrying capacity)”，記為，記為Ce，也稱，也稱“有效容量有效容量”。計算機組有效載荷容量的迦弗爾計算機組有效載荷容量的迦弗爾(Garver)公式：公式：(2.51) )1 (ln/MCnenerrMCC式中，式中，M系統(tǒng)風險特征系數(shù)，單位：系統(tǒng)風險特征系數(shù)，單位：MW2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修2.5.2 系統(tǒng)風險特征系數(shù)系統(tǒng)風險特征系數(shù)M0.00010.0

44、11.00.10.0010X/MWP(X)圖圖2.15 求求M值的圖示值的圖示aba/b=eMbaXaXbP(Xb)P(Xa)v M定義定義：當容量模型中的累積概率變：當容量模型中的累積概率變化化e倍時所對應(yīng)的停運容量變化數(shù)值倍時所對應(yīng)的停運容量變化數(shù)值(MW)。v 在在P(X)f(X)的半對數(shù)曲線上，可以的半對數(shù)曲線上，可以通過作圖法來求出通過作圖法來求出M。v 當規(guī)定的風險水平為當規(guī)定的風險水平為0.1d/a時，取時，取P(Xa)0.1，P(Xb)0.0004，求得，求得M已可充分滿足機組檢修的要求。已可充分滿足機組檢修的要求。v 當當M值一定時，單機容量值一定時，單機容量Cn愈大，愈大，

45、Ce愈小。愈小。M值一般約為系統(tǒng)總裝機容量值一般約為系統(tǒng)總裝機容量的的510，故單機容量一般不大，故單機容量一般不大于系統(tǒng)裝機容量的于系統(tǒng)裝機容量的10。(2.63) )()(lnbaabXPXPXXM2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修2.5.3 按等風險度法安排機組檢修計劃按等風險度法安排機組檢修計劃v 思路思路：以發(fā)電機有效容量修改負荷曲線從而：以發(fā)電機有效容量修改負荷曲線從而拉平全年的風險度。拉平全年的風險度。v 步驟步驟：a)按系統(tǒng)裝機容量建立容量模型；按系統(tǒng)裝機容量建立容量模型；b)按系統(tǒng)可靠性控制指標要求計算系統(tǒng)風險特征系數(shù)按系統(tǒng)可靠性控制指標要求計算系統(tǒng)風險特征系數(shù)M

46、(2.63式式) 。取值區(qū)間一般為。取值區(qū)間一般為P(X)0.10.001；c) 用迦弗爾公式用迦弗爾公式(2.51式式)計算出每臺機組的有效載荷計算出每臺機組的有效載荷容量容量Ce；d)列出年峰值負荷曲線，然后按發(fā)電機組列出年峰值負荷曲線，然后按發(fā)電機組Ce的大小順的大小順序安排到負荷曲線的低谷部分去。序安排到負荷曲線的低谷部分去。v 例例2.5 某系統(tǒng)有某系統(tǒng)有10臺機組，系統(tǒng)風險特征系數(shù)臺機組，系統(tǒng)風險特征系數(shù)M500MW。相關(guān)參數(shù)如表。相關(guān)參數(shù)如表2.15和表和表2.16所示。所示。2.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修機組號機組號額定容量額定容量/MW檢修周期檢修周期/月月強迫

47、停運率強迫停運率r機組號機組號額定容量額定容量/MW檢修周期檢修周期/月月強迫停運率強迫停運率r1100020.0156100020.15280010.10750010.05330010.05810010.05450010.07920010.06580020.101010010.05表表2.15 機組容量數(shù)據(jù)機組容量數(shù)據(jù)機組號機組號額定容量額定容量/MW檢修周期檢修周期/月月有效容量有效容量Ce/MW機組號機組號額定容量額定容量/MW檢修周期檢修周期/月月有效容量有效容量Ce/MW110002664750014436100026643300128058002633920011852800163

48、381001944500144310100194表表2.17 機組的有效容量機組的有效容量 Ce11000500ln(10.15)0.15e1000/500表表2.16 系統(tǒng)月峰值負荷系統(tǒng)月峰值負荷月月 份份123456789101112峰荷峰荷/MW380037003300330033003800430044004100360036004000U13964 3964U64264 4264U1043584300 4300 4400U44407U24433U5U54433 4333U84358U94285U34280U74407裝機容量：5300MW43003600330037003800380

49、04400410033004300360040002.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修圖圖2.16 按等風險度安排檢修計劃按等風險度安排檢修計劃1234567891011122000月份月份30004000500060002000負荷負荷/MW機機組組號號Ce/MW檢修檢修周期周期/月月檢修檢修月份月份1644234664421011563321226331544431374431432801129185198941101094111合計合計 41332.5 發(fā)電機組的計劃檢修發(fā)電機組的計劃檢修表表2.18 按等風險安排機組計劃檢修結(jié)果按等風險安排機組計劃檢修結(jié)果安排安排序號序號機機組

50、組號號Ce/MW檢修檢修周期周期/月月安排安排月份月份月峰值負荷月峰值負荷/MW1月月2月月3月月4月月5月月6月月7月月8月月9月月10月月11月月12月月03800370033003300380043004300440041003600360040001164423439643964266442101142644264356332124433433342633154433544431344076744314440773280112428089185194285989411043581010941114433433344074407443343004300440042854358435842

51、80合計合計4133v檢修結(jié)果使系統(tǒng)全年等效負荷基本拉平。但因全系統(tǒng)有效容量僅檢修結(jié)果使系統(tǒng)全年等效負荷基本拉平。但因全系統(tǒng)有效容量僅4133MW，因此不能滿，因此不能滿足系統(tǒng)可靠性水平。足系統(tǒng)可靠性水平。v原因：采用了強迫停運率高的大機組。如果用原因：采用了強迫停運率高的大機組。如果用4500MW機組代替機組代替21000MW的機組，的機組，則系統(tǒng)總有效容量將增加：則系統(tǒng)總有效容量將增加：44432644444MW，達到，達到4577MW。2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模擬Stochastic Production Simulation(SPS) 用用于模擬電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度，預測各發(fā)電機組于模

52、擬電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度，預測各發(fā)電機組的期望發(fā)電量及燃料消耗量，并進行發(fā)電成的期望發(fā)電量及燃料消耗量，并進行發(fā)電成本分析。本分析。主要功能：主要功能：v 提供各發(fā)電廠在模擬期間的期望發(fā)電量、燃提供各發(fā)電廠在模擬期間的期望發(fā)電量、燃料消耗量及燃料費用；料消耗量及燃料費用；v 提供各水電廠及抽水蓄能電廠在負荷曲線上提供各水電廠及抽水蓄能電廠在負荷曲線上的最佳工作位置；的最佳工作位置；v 為電廠提供未來電能成本預報，滿足電力市為電廠提供未來電能成本預報，滿足電力市場的分時電價要求；場的分時電價要求；v 提供發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標。提供發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標。2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模擬2.6.1 基本原理基

53、本原理v等效持續(xù)負荷曲線等效持續(xù)負荷曲線(ELDC，Equivalent Load Duration Curve) 是是SPS的核心，它是把發(fā)電機組的隨的核心，它是把發(fā)電機組的隨機停運和隨機負荷模型結(jié)合在一起。圖機停運和隨機負荷模型結(jié)合在一起。圖2.17為一條持為一條持續(xù)負荷曲線。令續(xù)負荷曲線。令pf(x)F(x)/T，則，則p可看作系統(tǒng)負可看作系統(tǒng)負荷大于和等于荷大于和等于x的概率。因此，系統(tǒng)總負荷電量為的概率。因此，系統(tǒng)總負荷電量為xtxmax0T圖圖2.17 持續(xù)負荷曲線持續(xù)負荷曲線tx(x, t)tF(x)maxmax00d)(d)(xxLxxfTxxFE2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模

54、擬vELDC是把發(fā)電機組的隨機故障的影響當成等效負荷對是把發(fā)電機組的隨機故障的影響當成等效負荷對原始持續(xù)負荷曲線不斷修正的結(jié)果。當發(fā)電機出現(xiàn)故原始持續(xù)負荷曲線不斷修正的結(jié)果。當發(fā)電機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)的等效負荷增大，如圖障時，系統(tǒng)的等效負荷增大，如圖2.18所示。圖中所示。圖中f (1)(x)p1 f (0)(x)q1f (0)(xC1)圖中陰影部分圖中陰影部分E代表總負荷的電量增量，恰好等代表總負荷的電量增量，恰好等于機組于機組1因故障而少發(fā)的電量，因故障而少發(fā)的電量，Eq1T0C1f (0)(x)dxxpxmax01圖圖2.18 等效持續(xù)負荷曲線的形成等效持續(xù)負荷曲線的形成C1xmax+C1

55、f (1)(x)f (0)(xC1)f (0)(x)E一般而言，考慮第一般而言，考慮第i臺機組臺機組故障停運后，修正后的故障停運后，修正后的ELDC：f (i)(x)pi f (i1)(x)qif (i1)(xC1)機組機組i的發(fā)電量的發(fā)電量Ei：iiCCiiGixxfTpE1d)() 1(2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模擬v若系統(tǒng)共有若系統(tǒng)共有n臺發(fā)電機組，其總?cè)萘繛榕_發(fā)電機組，其總?cè)萘繛镃L。當全部機。當全部機組隨機停運結(jié)束后，組隨機停運結(jié)束后，ELDC為為f (n)(x)，最大等效負荷，最大等效負荷為為xmaxCL，見圖，見圖2.19。這時有。這時有xpxmax01圖圖2.19 等效持續(xù)負

56、荷曲線與可靠性指標等效持續(xù)負荷曲線與可靠性指標EENSCLCLxmaxf (0)(x)f (n)(x)LOLPniGiCxCnnEExxfTCf1L)(L)( d)(EENS)(LOLPLmaxL2.6 隨機生產(chǎn)模擬隨機生產(chǎn)模擬2.6.2 應(yīng)用特點應(yīng)用特點v典型方法：等效電量函數(shù)法、典型方法：等效電量函數(shù)法、EENS法和半不變量法法和半不變量法v純火電系統(tǒng)的應(yīng)用：純火電系統(tǒng)的應(yīng)用： 確定發(fā)電機組帶負荷的優(yōu)先順序；確定發(fā)電機組帶負荷的優(yōu)先順序； 按帶負荷的優(yōu)先順序安排發(fā)電機組運行，計算其發(fā)電量；按帶負荷的優(yōu)先順序安排發(fā)電機組運行，計算其發(fā)電量； 計算系統(tǒng)的可靠性指標；計算系統(tǒng)的可靠性指標； 計算機組燃料消耗量及發(fā)電成本。計算機組燃料消耗量及發(fā)電成本。v有水電機組時，不斷試探為水電機組找出一個適當有水電機組時，不斷試探為水電機組找出一個適當?shù)呢摵晌恢?。對于兩個及以上的水電機組時，隨機的負荷位置。對于兩個及以上的水電機組時，隨機生產(chǎn)模擬將變得非常復雜，計算量大增。生產(chǎn)模擬將變得非常復雜，計算量大增。v隨機生成模擬的優(yōu)點是計及了機