Rel-02-发电系统可靠性评估解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,其次章 发电系统牢靠性评估,Generating System Reliability Evaluation,2.1 概 述,2.2 发电机组停运容量概率模型,2.3 负荷模型,2.4 发电系统牢靠性指标的计算,2.5 发电机组的准备检修,2.6 随机生产模拟,2.7 我国2023年发电系统牢靠性评估,2.1,概 述,主要目标,确定电力系统为保证充分的电力供给所需的发电容量。包括：,静态容量,运行容量,指对整个系统所需容量的长期估量，可考虑为装机容量；,必需满足发电机组准备检修、非准备检修、季节性降出力以及非估量的负荷增长等要求；,待确定的根本量是电力系统的合理装机备用。,为满足确定负荷水平所需实际容量的短期估量；,需要确定的则是在短时间内(几小时或一天)，系统所需的运行备用(旋转备用、快速启动机组及互联电力系统的相互支援等)。,2.1,概 述,发电系统牢靠性指标发电系统的充裕度,是在发电机组额定值和电压水平限度内，扣除机组的准备和非准备停运造成的降低出力后，向用户供给总的电力和电量需求的力气。,衡量系统装机容量充裕度的方法,确定性方法：百分数备用法或最大机组备用法,概率方法：电力缺乏概率(Loss of Load Probability，LOLP)及电力缺乏频率和持续时间(Frequency and Duration，F&D,19501960年月建立的模拟法和递推法为概率法在发电系统牢靠性评估中的应用奠定了根底,2.1,概 述,表2.1 国外电力公司发电系统牢靠性标准,国 家,或公司,LOLE,d/a,HLOLE,h/a,容量裕度,国 家,或公司,LOLE,d/a,HLOLE,h/a,容量裕度,澳大利亚,57,2030,日 本,0.3,2030,比利时,16,约 旦,0.4,2530,巴 西,2.5,瑞 典,0.4,加拿大,0.1,2.5,20,荷 兰,3040,独联体,35,1517,挪 威,3,丹 麦,20,葡萄牙,20,芬 兰,9,14,罗马尼亚,0.11.2,3035,法 国,0.2,2,斯洛文尼亚,20,24,德 国,20,南 非,6,20,2228,爱尔兰,1.5,9,3335,西班牙,0.1,10,意大利,25,英 国,1.8,24,科特迪瓦,17,美 国,0.1,1520,2.2,停运容量概率模型的建立,2.2.1 发电系统牢靠性分析原理,不考虑输电网络约束互联系统联络线例外；,不反映任何特定用户负荷点的电力缺乏；,能衡量整个发电系统的充裕度。,C,发电系统容量,系统总负荷,a.系统模型,容量模型,负荷模型,风险模型,b.分析模型,2.2,停运容量概率模型的建立,2.2.2 安装容量、可用发电容量和停运容量,安装容量,(Installed Capacity),：,机组额定容量的总和。安装容量与机组的状态无关，即,IC,s,IC,i,可用发电容量,(Available Generation Capacity),：,指系统中每台机组处于正常可用状态，能连续带满负荷的容量。系统的可用发电容量与系统中各机组的状态有关。对于一台机组，有,停运容量,(Outage Capacity),：,一台机组处于停运状态，不能连续带负荷的容量。系统的停运容量与也系统中各机组的状态有关。对于一台机组，有,2.2,停运容量概率模型的建立,相应地，下述关系成立：,ICi(安装容量)ACi(可用容量)OCi(停运容量),ICs(安装容量)ACs(可用容量)OCs(停运容量),通常，发电系统牢靠性评估中承受单母线模型，有,表2.2 两台50MW机组构成的发电系统的可用容量和停运容量表,系 统 状 态,可用发电容量/MW,停运容量/MW,机组1,机组2,机组1,机组2,系统,机组1,机组2,系统,正常,正常,50,50,100,0,0,0,故障,正常,0,50,50,50,0,50,正常,故障,50,0,50,0,50,50,故障,故障,0,0,0,50,50,100,2.2,停运容量概率模型的建立,状态,k,(,k,台故障,),的,概率,p,k,为,p,k,C,n,k,r,k,(1,r,),n,k,其中，,r,/(,),为机组强迫停运率；,，,为机组的故障率和修复率,n台机组类型一样时系统停运容量概率表,2.2,停运容量概率模型的建立,例2.2 某发电系统有4台50MW的机组。单台机组参数为r0.04，0.0011/d，0.026/d。计算发电系统的停运参数。,解 设系统安装容量为Z(Z200MW)；任一时刻可用发电容量为Y，停运容量为X，则XZY。yk为状态k的发电容量；xk为状态k的停运容量。记PkPXxkPYyk为停运容量大于等于xk的累积状态概率；pkpXxk为停运容量等于xk的准确状态概率。则,p0p(x0)C40(0.04)0(0.96)40.8493466,p1p(x50)C41(0.04)(0.96)30.1415578,p2p(x100)C42(0.04)2(0.96)20.0088474,p3p(x150)C43(0.04)3(0.96)0.0002458,p4p(x200)C44(0.04)4(0.96)00.0000026,2.2,停运容量概率模型的建立,表2.3 发电系统停运参数概率,状态,x,k,/MW,y,k,/MW,确切概率,p,k,累积概率,P,k,0,0,200,0.8493466,1,1,50,150,0.1415578,0.1506536,2,100,100,0.0088474,0.0090958,3,150,50,0.0002458,0.0002484,4,200,0,0.0000026,0.0000026,2.2,停运容量概率模型的建立,用递推公式建立停运容量概率模型,准确状态概率p(X)公式,新增一台机组(容量CMW，FORr)后，系统停运容量为X的准确概率p(X),p(X)(1r)p(X)r p(XC),对于第一台机组，p(0)1r，p(C)r,当XC时，p(XC)0,累积状态概率P(X)公式,P(X)(1r)P(X)r P(XC),例2.3 表2.4 发电系统机组停运数据,编号,容量,/MW,强迫停运率,r,故障率,/(次/d),平均修复,时间/d,修复率,/(次/d),1,100,0.01,0.00505,2.0,0.5,2,150,0.02,0.01020,2.0,0.5,3,200,0.03,0.01237,2.5,0.4,2.2,停运容量概率模型的建立,表2.6 停运容量概率模型,X,p,(,X,),p,(,X,)(1,r,),p,(,X,),r,p,(,X,C,),P,(,X,),0,1,1,追加机组1：,C,100MW，,r,0.01,0,1,0.99,1,0.01,0,0.99,1.00,50,0,0.99,0,0.01,0,0.00,0.01,100,0,0.99,0,0.01,1,0.01,0.01,追加机组2：,C,150MW，,r,0.02,0,0.99,0.98,0.99,0.02,0,0.9702,1.0000,50,0,0.98,0,0.02,0,0,0.0298,100,0.01,0.98,0.01,0.02,0,0.0098,0.0298,150,0,0.98,0,0.02,0.99,0.0198,0.0200,200,0,0.98,0,0.02,0,0,0.0002,250,0,0.98,0,0.02,0.01,0.0002,0.0002,2.2,停运容量概率模型的建立,续表2.6 停运容量概率模型,X,p,(,X,),p,(,X,)(1,r,),p,(,X,),r,p,(,X,C,),P,(,X,),追加机组3：,C,200MW，,r,0.03,0,0.9702,0.97,0.9702,0.03,0,0.941094,1.000000,50,0,0.97,0,0.03,0,0,0.058906,100,0.0098,0.97,0.0098,0.03,0,0.009506,0.058906,150,0.0198,0.97,0.0198,0.03,0,0.019206,0.049400,200,0,0.97,0,0.03,0.9702,0.029106,0.030194,250,0.0002,0.97,0.0002,0.03,0,0.000194,0.001088,300,0,0.97,0,0.03,0.0098,0.000294,0.000894,350,0,0.97,0,0.03,0.0198,0.000594,0.000600,400,0,0.97,0,0.03,0,0,0.000006,450,0,0.97,0,0.03,0.0002,0.000006,0.000006,2.2,停运容量概率模型的建立,2.2.3 建立模型时对一些工程问题的处理,关于局部停运的处理,承受两状态(工作状态 故障停运状态)模型。实际存在局部停运状态，即机组的可用发电容量只能到达额定容量的一个百分数。通常的处理方法是把局部停运折合成等效完全停运来考虑。定义等效强迫停运率(the Equivalent Forced Outage Rates，EFOR)：,EFOR强迫停运小时等效停运小时/运行小时强迫停运小时,2.2,停运容量概率模型的建立,2.2.3 建立模型时对一些工程问题的处理,准备检修的考虑,适当削减争论期间的机组容量总数。需频繁地修改系统的机组停运容量模型，费时、不便利；,利用“有效载荷力气(effective load-carrying capability)”或“有效容量(effective capacity)”的概念修改负荷模型；,能源受限机组(limited energy unit)。水电机组的停运可能是随机的机组强迫停运或缺乏水能停运。一般牢靠性计算均假定供给发电机组的能源是完全充分的。,机组停运参数的不确定性。通常承受确定的停运参数的点估量值进展分析计算；必要时再考虑机组停运参数的不确定性的影响。,2.3,负荷模型,2.3.1 一般考虑,可用一年中不同阶段的负荷曲线表示，也可以用每月、每天、每小时的负荷表示；,负荷猜测的不确定性：,按各种可能的猜测尖峰负荷计算系统的牢靠性指标，再用猜测负荷的概率对系统的牢靠性指标进展加权平均；,将猜测负荷看成一个随机变量，求出它的数学期望和方差，系统的牢靠性指标也是随机变量，其数学期望和方差可依据猜测负荷的数据求出来。,发电系统牢靠性评估方法：,准确停运容量模型累积负荷模型ELDC/EEF/EENS,累积停运容量模型准确负荷模型LOLP,2.3,负荷模型,2.3.2 不同计算方法使用的负荷模型,LOLP(或LOLE)法承受的准确负荷模型,承受争论期间内的日尖峰负荷；,未考虑一天内负荷的变化，其LOLE或LOLP指标只能反映电力缺乏的风险，不能反映电力缺乏的频率、持续时间和严峻程度。,HLOLE和EENS法承受的负荷模型,承受争论期间内的小时负荷。可以直接承受日历小时负荷，也可以承受重新排列成从大到小的累积形式的负荷持续曲线；,HLOLE指标可以考虑一天中24小时的负荷变化，EENS指标能反映系统事故的严峻程度。,2.4 发电系统牢靠性指标,LOLP电力缺乏(缺电)时间概率,将争论的日最高负荷与容量模型结合可求得,LOLPP(XCsL)P(XR),即，LOLP是全部 XR 状态的累积概率。,LOLE电力缺乏期望值,表示某一整个争论期间系统容量小于日最高负荷的天数期望值,裕度容量模型,裕度容量,M,k,为电源可用发电容量,Y,j,与负荷容量,L,i,之差，记为,M,k,Y,j,L,i,2.4 发电系统牢靠性指标,例：在例2.3的三机系统中，假设周负荷曲线，并假定一年52周的周负荷曲线一样。则系统LOLE指标：,LOLE(周)0.239476 d/周,LOLE(年)LOLE(周)12.452752 d/年,停运容量,X,0,5