发电系统可靠性评估

1、第二章 发电系统可靠性评估发电系统可靠性评估Generating System Reliability Evaluation2.1 概概 述述2.2 发电机组停运容量概率模型发电机组停运容量概率模型2.3 负荷模型负荷模型2.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算2.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修2.6 随机生产模拟随机生产模拟2.7 我国我国20002000年发电系统可靠性评估年发电系统可靠性评估2.1 概概 述述主要目标主要目标确定电力系统为保证充足的电力供应所需的发电容量。包括：确定电力系统为保证充足的电力供应所需的发电容量。包括：静态容量静态容量运行容量运行容量

2、v 指对整个系统所需容量的长期指对整个系统所需容量的长期估计，可考虑为装机容量；估计，可考虑为装机容量；v 必须满足发电机组计划检修、必须满足发电机组计划检修、非计划检修、季节性降出力以非计划检修、季节性降出力以及非预计的负荷增长等要求；及非预计的负荷增长等要求；v 待确定的基本量是电力系统的待确定的基本量是电力系统的合理装机备用。合理装机备用。v 为满足一定负荷水平所需为满足一定负荷水平所需实际容量的短期估计；实际容量的短期估计；v 需要确定的则是在短时间需要确定的则是在短时间内内 (几小时或一天几小时或一天)，系统所，系统所需的运行备用需的运行备用 (旋转备用、旋转备用、快速启动机组及互联

3、电力快速启动机组及互联电力系统的相互支援等系统的相互支援等)。2.1 概概 述述发电系统可靠性指标发电系统可靠性指标发电系统的充裕度发电系统的充裕度 是在发电机组额定值和电压水平限度内，扣除是在发电机组额定值和电压水平限度内，扣除机组的计划和非计划停运造成的降低出力后，向机组的计划和非计划停运造成的降低出力后，向用户提供总的电力和电量需求的能力。用户提供总的电力和电量需求的能力。衡量系统装机容量充裕度的方法衡量系统装机容量充裕度的方法v确定性方法：百分数备用法或最大机组备用法确定性方法：百分数备用法或最大机组备用法v概率方法：电力不足概率概率方法：电力不足概率 (Loss of Load Pr

4、obability，LOLP) 及电力不足频率和持续时间及电力不足频率和持续时间 (Frequency and Duration，F&D）19501960年代建立的模拟法和递推法为概率年代建立的模拟法和递推法为概率法在发电系统可靠性评估中的应用奠定了基础法在发电系统可靠性评估中的应用奠定了基础2.1 概概 述述表表2.1 国外电力公司发电系统可靠性标准国外电力公司发电系统可靠性标准国国 家家或公司或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度容量裕度国国 家家或公司或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度容量裕度澳大利亚澳大利亚572030日日 本本0.32030比利时比利时16约约

5、 旦旦0.42530巴巴 西西2.5瑞瑞 典典0.4加拿大加拿大0.12.520荷荷 兰兰3040独联体独联体351517挪挪 威威3丹丹 麦麦20葡萄牙葡萄牙20芬芬 兰兰914罗马尼亚罗马尼亚0.11.23035法法 国国0.22斯洛文尼亚斯洛文尼亚2024德德 国国20南南 非非6202228爱尔兰爱尔兰1.593335西班牙西班牙0.110意大利意大利25英英 国国1.824科特迪瓦科特迪瓦17美美 国国0.115202.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立2.2.1 发电系统可靠性分析原理发电系统可靠性分析原理v 不考虑输电网络约束（互联系统联络线例外）；不考虑输电网络约

6、束（互联系统联络线例外）；v 不反映任何特定用户负荷点的电力不足；不反映任何特定用户负荷点的电力不足；v 能衡量整个发电系统的充裕度。能衡量整个发电系统的充裕度。C发电系统容量发电系统容量系统总负荷系统总负荷a. 系统模型系统模型容量模型容量模型负荷模型负荷模型风险模型风险模型b. 分析模型分析模型2.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立2.2.2 建立模型时对一些工程问题的处理建立模型时对一些工程问题的处理v 关于部分停运的处理关于部分停运的处理采用两状态采用两状态 (工作状态工作状态 故障停运状态故障停运状态) 模型。实际存在部分停运状态，模型。实际存在部分停运状态，即机组的可

7、用发电容量只能达到额定容量的一个百分数。通常的处理即机组的可用发电容量只能达到额定容量的一个百分数。通常的处理方法是把部分停运折合成等效完全停运来考虑。定义等效强迫停运率方法是把部分停运折合成等效完全停运来考虑。定义等效强迫停运率 (the E quivalent Forced Outage Rates，EFOR)：EFOR（强迫停运小时等效停运小时）（强迫停运小时等效停运小时）/（运行小时强迫停运小时）（运行小时强迫停运小时）v 计划检修的考虑计划检修的考虑 适当减少研究期间的机组容量总数。需频繁地修改系统的机组停运容适当减少研究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、

8、不方便；量模型，费时、不方便； 利用利用“有效载荷能力有效载荷能力(effective load-carrying capability) ”或或“有效容量有效容量(effective capacity)”的概念修改负荷模型；的概念修改负荷模型； 能源受限机组能源受限机组(limited energy unit)。水电机组的停运可能是随机的机。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。一般可靠性计算均假定供给发电机组的组强迫停运或缺乏水能停运。一般可靠性计算均假定供给发电机组的能源是完全充足的。能源是完全充足的。 机组停运参数的不确定性。通常采用确定的停运参数的点估计值进行机组停运

9、参数的不确定性。通常采用确定的停运参数的点估计值进行分析计算；必要时再考虑机组停运参数的不确定性的影响。分析计算；必要时再考虑机组停运参数的不确定性的影响。2.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立2.2.3 安装容量、可用发电容量和停运容量安装容量、可用发电容量和停运容量v 安装容量安装容量 (Installed Capacity)：机组额定容量的总和。安装容量：机组额定容量的总和。安装容量与机组的状态无关，即与机组的状态无关，即 ICsICiv 可用发电容量可用发电容量 (Available Generation Capacity)：指系统中每台：指系统中每台机组处于正常可用状态

10、，能连续带满负荷的容量。系统的可用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，有发电容量与系统中各机组的状态有关。对于一台机组，有 0 处于停运状态时当机组，处于正常运行状态时当机组，iiICACiiv 停运容量停运容量 (Outage Capacity)：一台机组处于停运状态，不能连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，有关。对于一台机组，有 0处于停运状态时当机组，处于正常运行状态时当机组，iICiOCii2.2 停运

11、容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立相应地，下述关系成立：相应地，下述关系成立：ICi (安装容量安装容量)ACi (可用容量可用容量) OCi (停运容量停运容量)ICs (安装容量安装容量)ACs (可用容量可用容量) OCs (停运容量停运容量)通常，发电系统可靠性评估中采用单母线模型，有通常，发电系统可靠性评估中采用单母线模型，有niisniisOCOCACAC11)()()()(机组系统机组系统表表2.2 两台两台50MW机组构成的发电系统的可用容量和停运容量表机组构成的发电系统的可用容量和停运容量表系系 统统 状状 态态可用发电容量可用发电容量/MW停运容量停运容量/MW机组机

12、组1机组机组2机组机组1机组机组2系统系统机组机组1机组机组2系统系统正常正常正常正常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 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立v 状态状态k (k台故障台故障)的的概率概率pk为为pk Cnk rk(1r)nk其中，其中，r/()为机组强迫为机组强迫停运率；停运率；，为机组的故为机组的故障率和修复率障率和修复率v 状态状态k的的确切频率确切频率fk为为 fk pk(k+k)式中，式中， k+(k)为从状态为从状态k向停向停运容量小运容量小(大大)的状态的转

13、移的状态的转移率。率。系统系统n台机组类型相同时停运容量概率表的制定台机组类型相同时停运容量概率表的制定v对于上述系统，有如下关系：对于上述系统，有如下关系：k+ kk(nk) Ck kC，k0, 1, , n Pkni=kpiF(Ck)ni=kpi+(Ci)(Ci)式中，式中，+(Ci)/(Ci)为停运容量在为停运容量在Ci的状态向停运容量小的状态向停运容量小(大大)的状态的的状态的转移率。转移率。2.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立例例2.2 某发电系统有某发电系统有4台台50MW的机组。单台机组参数为的机组。单台机组参数为r0.04，0.0011/d，0.026/d。计算

14、发电系统的停运参数。计算发电系统的停运参数。解解 设系统安装容量为设系统安装容量为Z(Z200MW)；任一时刻可用发电容量为；任一时刻可用发电容量为Y，停运容量为停运容量为X，则，则XZY。yk为状态为状态k的发电容量；的发电容量；xk为状态为状态k的的停运容量。记停运容量。记PkPXxkPYyk为停运容量大于等于为停运容量大于等于xk的累积的累积状态概率；状态概率；pkpXxk为停运容量等于为停运容量等于xk的确切状态概率。则的确切状态概率。则p0p(x0)C40(0.04)0(0.96)40.8493466p1p(x50)C41(0.04)(0.96)30.1415578p2p(x100)

15、C42(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 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立表表2.3 发电系统停运参数概率发电系统停运参数概率状态状态xk/MWyk/MW确切概率确切概率pk累积

16、概率累积概率Pk增量频率增量频率f(xk)/d-1累积频率累积频率F(xk)/d-1002000.84934661-0.00373711501500.14155780.15065360.00321330.003673221001000.00884740.00909580.00044060.00045983150500.00024580.00024840.00001890.0000192420000.00000260.00000260.00000030.00000032.2 停运容量概率模型的建立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用递推公式建立停运容量概率模型确切状态概率确切状

17、态概率p(X)公式公式新增一台机组新增一台机组(容量容量CMW，FORr)后，系统停运容后，系统停运容量为量为X的确切概率的确切概率p(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)对于第一台机组，对于第一台机组， p(0)1r，p(C)r当当XC时，时， p(XC)0累积状态概率累积状态概率P(X)公式公式P(X)(1r) P(X)r P(XC)例例2.3 表表2.4 发电系统机组停运数据发电系统机组停运数据编号编号容量容量/MW强迫停运率强迫停运率r故障率故障率/(次次/d)平均修复平均修复时间时间/d修复率修复率/(次次/d)11000.010.005052.00.521500.020.0

18、10202.00.532000.030.0123 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立表表2.6 停运容量概率模型停运容量概率模型Xp(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)P(X)011 追加机组追加机组1：C100MW，r0.01010.9910.0100.991.005000.9900.0100.000.0110000.9900.0110.010.01 追加机组追加机组2：C150MW，r0.0200.990.980.990.020 0.97021.00005000.980 0.020 00.02981000.010.980.010.020 0.0098

19、0.029815000.980 0.020.990.01980.020020000.980 0.020 00.000225000.980 0.020.010.00020.00022.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立续表续表2.6 停运容量概率模型停运容量概率模型Xp(X)p(X)(1r) p(X)r p(XC)P(X) 追加机组追加机组3：C200MW，r0.0300.97020.970.97020.030 0.9410941.0000005000.970 0.030 00.0589061000.00980.970.00980.030 0.0095060.0589061500.

20、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 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立用递推公式建立机组停运容量的频率和持续时间用递推公式建立

21、机组停运容量的频率和持续时间能计算进入每种停运容量的频率和从每种停运容量状态向另一个能计算进入每种停运容量的频率和从每种停运容量状态向另一个较大和较小停运容量状态转移的离去率，并可进一步计算累积状态较大和较小停运容量状态转移的离去率，并可进一步计算累积状态频率和持续时间。频率和持续时间。设设+(X)、(X)分别为自确切停运容量状态分别为自确切停运容量状态X转移到另一停运容量转移到另一停运容量较小、较大的状态的有效离去率较小、较大的状态的有效离去率(effective departure rate)；+(X)、(X)分别为增加一台机组前停运容量状态分别为增加一台机组前停运容量状态X转移到另一停运

22、容量较小、转移到另一停运容量较小、较大的状态的有效离去率。较大的状态的有效离去率。v 若增加一台机组前系统处于停运容量若增加一台机组前系统处于停运容量X状态，新增机组又处于状态，新增机组又处于工作状态，则工作状态，则+(X)+(X)(X)(X)v 若增加一台机组前系统处于停运容量若增加一台机组前系统处于停运容量XC状态，新增机组容状态，新增机组容量为量为C且处于停运状态，则且处于停运状态，则+(X)+(XC)(X)(XC)2.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立v 综合求加权平均可得综合求加权平均可得 +(X) 1/p(X)p(X)(1r)+(X) p(XC)r+(XC) (X)1

23、/p(X)p(X)(1r)(X) p(XC)r(XC) 对于第一台机组，有对于第一台机组，有 +(0)0，(0)0 ，p(0)1r +(C)，(C)0， p(C)r当当XC时，时，+(XC)(XC)0系统出现停运容量系统出现停运容量X的确切状态频率的确切状态频率f(X)和累积状态频率和累积状态频率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 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立表表2.7 停运容量频率模型停运容量频率模型XP(X)F(X)F(X)(1r)F (X)P (X)rF (XC

24、)P (XC) 追加机组追加机组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 追加机组追加机组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(0.0050.

25、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 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立续表续表2.7 停运容量频率模型停运容量频率模型XP(X)F(X)F(X)(1r)F (X)P (X)rF (XC)P (XC) 追加机组追加机组3：C200MW，r0.03，0.01237，0.401.000000.97(00.012371.00)0.0

26、3(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(0.00020.012370.0002)0.

27、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 负荷模型负荷模型2.3.1 一般考虑一般考虑v可用一年中不同阶段的负荷曲线表示，也可以用每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

28、荷表示；月、每天、每小时的负荷表示；v负荷预测的不确定性：负荷预测的不确定性： 按各种可能的预测尖峰负荷计算系统的可靠性指标，再按各种可能的预测尖峰负荷计算系统的可靠性指标，再用预测负荷的概率对系统的可靠性指标进行加权平均；用预测负荷的概率对系统的可靠性指标进行加权平均； 将预测负荷看成一个随机变量，求出它的数学期望和方将预测负荷看成一个随机变量，求出它的数学期望和方差，系统的可靠性指标也是随机变量，其数学期望和方差，系统的可靠性指标也是随机变量，其数学期望和方差可根据预测负荷的数据求出来。差可根据预测负荷的数据求出来。v发电系统可靠性评估方法：发电系统可靠性评估方法： 确切停运容量模型累积负

29、荷模型确切停运容量模型累积负荷模型 累积停运容量模型确切负荷模型累积停运容量模型确切负荷模型2.3 负荷模型负荷模型2.3.2 不同计算方法使用的负荷模型不同计算方法使用的负荷模型LOLP(或或LOLE)法采用的确切负荷模型法采用的确切负荷模型v 采用研究期间内的日尖峰负荷；采用研究期间内的日尖峰负荷；v 未考虑一天内负荷的变化，其未考虑一天内负荷的变化，其LOLE或或LOLP指标只指标只能反映电力不足的风险，不能反映电力不足的频率、能反映电力不足的风险，不能反映电力不足的频率、持续时间和严重程度。持续时间和严重程度。HLOLE和和EENS法采用的负荷模型法采用的负荷模型v 采用研究期间内的小

30、时负荷。可以直接采用日历小采用研究期间内的小时负荷。可以直接采用日历小时负荷，也可以采用重新排列成从大到小的累积形时负荷，也可以采用重新排列成从大到小的累积形式的负荷持续曲线；式的负荷持续曲线；v HLOLE指标可以考虑一天中指标可以考虑一天中24小时的负荷变化，小时的负荷变化，EENS指标能反映系统事故的严重程度。指标能反映系统事故的严重程度。2.3 负荷模型负荷模型频率期间法采用的负荷模型频率期间法采用的负荷模型v确切状态负荷模型确切状态负荷模型一般采用两级负荷模型：在研究的一般采用两级负荷模型：在研究的D天期间内，日尖峰负荷天期间内，日尖峰负荷用用L(D)个负荷水平的随机序列表示；每个峰

31、荷具有个负荷水平的随机序列表示；每个峰荷具有e天的平均天的平均持续时间，并且被平均持续时间为持续时间，并且被平均持续时间为(1e)天的低负荷天的低负荷L0(不变不变)彼彼此隔开；负荷状态转移与机组停运容量状态转移相互独立。则此隔开；负荷状态转移与机组停运容量状态转移相互独立。则日负荷模型如下：日负荷模型如下：表表2.8 两级日负荷模型及计算公式两级日负荷模型及计算公式项项 目目尖峰负荷尖峰负荷Li低负荷低负荷L0备备 注注平均持续时间平均持续时间e1en(Li)为尖为尖峰负荷出现峰负荷出现的次数；的次数；研究周期研究周期Dn(Li)确切概率确切概率p(Li)n(Li)e/Dp(L0)1e向较大

32、峰荷转移率向较大峰荷转移率+(Li)0+(L0)1/(1e)向较小峰荷转移率向较小峰荷转移率(Li)1/e(Li)0确切频率确切频率f(Li)n(Li)/Df(L0)12.3 负荷模型负荷模型频率期间法采用的负荷模型频率期间法采用的负荷模型v累积状态负荷模型累积状态负荷模型由负荷累积概率和频率两个特性数据组成；任一给定负由负荷累积概率和频率两个特性数据组成；任一给定负荷荷L可用两状态过程表示：可用两状态过程表示： 状态状态1负荷大于或等于负荷大于或等于L 状态状态2负荷小于负荷小于L若负荷数据已知，则状态若负荷数据已知，则状态1的概率可从负荷大于等于的概率可从负荷大于等于L的的时间比例求得，频

33、率可以从状态时间比例求得，频率可以从状态2向状态向状态1的转移次数求得。的转移次数求得。累积负荷模型参数如下：累积负荷模型参数如下：P(L)状态状态1(负荷负荷L)的概率的概率F(L)状态状态1或状态或状态2(负荷负荷L)的频率的频率2.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算LOLP电力不足电力不足(缺电缺电)时间概率时间概率将研究的某一天的日最高负荷与容量模型结合可将研究的某一天的日最高负荷与容量模型结合可求得求得LOLPP(XCsL)P(XR)即，即，LOLP是所以是所以XR状态的累积概率。状态的累积概率。LOLE电力不足期望值电力不足期望值表示某一整个研究期间，系统容量小于

34、日最高负表示某一整个研究期间，系统容量小于日最高负荷的天数期望值。荷的天数期望值。期间年期间期间d/ )()LOLE(d/ )()LOLE(111minjijiinjjsiLCPLCP2.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算例：在例例：在例2.3的三机系统中，若已知周负荷曲线，并假定的三机系统中，若已知周负荷曲线，并假定一年一年52周的周负荷曲线相同。则系统周的周负荷曲线相同。则系统LOLE指标计算结指标计算结果（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/年年停运容量停运容量 X050100

35、150200累积概率累积概率 P(X)10.0589060.0589060.0494000.030194停运容量停运容量 X250300350400450累积概率累积概率 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负荷日最高负荷/MW340320360310290210240备用容量备用容量/MW11013090140160240210发生电力不足的最低发生电力不足的最低停运容量停运容量/MW150150100150200250250LOLP0.0494000.0494000.0589060.049400

36、0.0301940.0010880.0010882.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算HLOLE电力不足小时期望值电力不足小时期望值EENS电量不足期望值电量不足期望值XLOL期望电力不足期望电力不足XLOLEENS/HLOLE (MW)年h/ )(HLOLE11241minjkijkiiLCXP年年 MW.h/ )(EENS MW.h/)()(EENS112411112411 minjkCLCXiminjkCLCXijkijkijiijkijiijkiXPXXpLCX2.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算表表2.12 周一周一LOLE，HLOLE，EENS

37、计算表计算表时间时间/h小时负荷小时负荷备用备用/MWHLOLEEENS时间时间/h小时负荷小时负荷备用备用/MWHLOLEEENSMWMW1702382120.0010880.11664413953231270.0494002.7756002652212290.0010880.09814814953231270.0494002.7756003602042460.0010880.07965215953231270.0494002.7756004602042460.0010880.079652161003401100.0494003.6154005551872630.0008940.063678

38、171003401100.0494003.6154006652212290.0010880.098148181003401100.0494003.6154007752551950.0301940.28067019953231270.0494002.7756008802721780.0301940.79396820903061440.0494001.9358009852891610.0301941.30726621802721780.0301940.78396810903061440.0494001.93580022752551950.0301940.28067011903061440.0494

39、001.93580023752551950.0301940.28067012903061440.0494001.93580024702382120.0010880.116644合计合计0.731986 34.081578一周数据总加，有一周数据总加，有HLOLE3.803962 h/周周EENS228.4124 MW.h/周周2.4 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算F&D频率持续时间频率持续时间次年次天次年年年年天h/ /HLOLE/ )(LOLE/ )()(/ )()( )()()()( )(11241241241241 allFFLpDLCFLCPFLCFLCPXC

40、FXCPxXXpFminjkijkiiijiikkSSXSLSLi结合上例数据和表结合上例数据和表2.6以及表以及表2.7结果，有结果，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 发电系统可靠性指标的计算发电系统可靠性指标的计算裕度容量模型裕度容量模型裕度容量裕度容量Mk为电源可用发电容量为电源可用发电容量Yj与负荷容量与负荷容量Li之差，记为之差，记为MkYjLi2.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修研究发电机组的检修计划存在两

41、个方面的问题研究发电机组的检修计划存在两个方面的问题v从可靠性观点看应该怎样合理安排检修计划从可靠性观点看应该怎样合理安排检修计划v 等风险度法：使研究期间内系统的备用容量或风等风险度法：使研究期间内系统的备用容量或风险度相等险度相等v 最小风险度法：使研究期间内系统的风险值最小最小风险度法：使研究期间内系统的风险值最小v如何具体评价检修计划对可靠性的影响如何具体评价检修计划对可靠性的影响v 修正容量模型：频繁修改机组停运容量概率表，修正容量模型：频繁修改机组停运容量概率表，工作量大工作量大v 修正负荷模型：修改检修期间系统的负荷，计算修正负荷模型：修改检修期间系统的负荷，计算量小量小2.5

42、发电机组的计划检修发电机组的计划检修2.5.1 发电机组有效容量的概念和算法发电机组有效容量的概念和算法W1W20.0010.010.11.010.0100.0LOLE/(d/a)年峰值负荷/MWA Babc图图2.14 年年LOLE变化曲线变化曲线图中，曲线图中，曲线A对应未增新机组的曲线；对应未增新机组的曲线；曲线曲线B未增加一台新机组未增加一台新机组(容量容量Cn强迫停运强迫停运率率r)后的曲线。当保持后的曲线。当保持LOLE0.1d/a不变不变时，新增机组的额定容量分成两部分，一时，新增机组的额定容量分成两部分，一部分供应负荷，另一部分作为系统的备用部分供应负荷，另一部分作为系统的备用

43、容量，以保持系统有同样的可靠性要求。容量，以保持系统有同样的可靠性要求。新增机组可供负荷的这部分容量称为新增机组可供负荷的这部分容量称为“有有效载荷容量效载荷容量(effective load-carrying capacity)”，记为，记为Ce，也称，也称“有效容量有效容量”。计算机组有效载荷容量的迦弗尔计算机组有效载荷容量的迦弗尔(Garver)公式：公式：(2.51) )1 (ln/MCnenerrMCC式中，式中，M系统风险特征系数，单位：系统风险特征系数，单位：MW2.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修2.5.2 系统风险特征系数系统风险特征系数M0.00010.011.00

44、.10.0010X/MWP(X)图图2.15 求求M值的图示值的图示aba/b=eMbaXaXbP(Xb)P(Xa)v M定义定义：当容量模型中的累积概率变：当容量模型中的累积概率变化化e倍时所对应的停运容量变化数值倍时所对应的停运容量变化数值(MW)。v 在在P(X)f(X)的半对数曲线上，可以的半对数曲线上，可以通过作图法来求出通过作图法来求出M。v 当规定的风险水平为当规定的风险水平为0.1d/a时，取时，取P(Xa)0.1，P(Xb)0.0004，求得求得M已可充分满足机组检修的要求。已可充分满足机组检修的要求。v 当当M值值一定时，单机容量一定时，单机容量Cn愈愈大，大，Ce愈小。愈

45、小。M值值一般约为系统总装机容量一般约为系统总装机容量的的510，故单机容量一般不大，故单机容量一般不大于系统装机容量的于系统装机容量的10。(2.63) )()(lnbaabXPXPXXM2.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修2.5.3 按等风险度法安排机组检修计划按等风险度法安排机组检修计划v 思路思路：以发电机有效容量修改负荷曲线从而：以发电机有效容量修改负荷曲线从而拉平全年的风险度。拉平全年的风险度。v 步骤步骤：v按系统装机容量建立容量模型；按系统装机容量建立容量模型；v按系统可靠性控制指标要求计算系统风险特征系数按系统可靠性控制指标要求计算系统风险特征系数M (2.63式式)

46、 。取值区间一般为。取值区间一般为P(X)0.10.001；v用迦弗尔公式用迦弗尔公式(2.51式式)计算出每台机组的有效载荷计算出每台机组的有效载荷容量容量Ce；v列出年峰值负荷曲线，然后按发电机组列出年峰值负荷曲线，然后按发电机组Ce的大小顺的大小顺序安排到负荷曲线的低谷部分去。序安排到负荷曲线的低谷部分去。v 例例2.5 某系统有某系统有10台机组，系统风险特征系数台机组，系统风险特征系数M500MW。相关参数如表。相关参数如表2.15和表和表2.16所示。所示。2.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修机组号机组号额定容量额定容量/MW检修周期检修周期/月月强迫停运率强迫停运率r机组

47、号机组号额定容量额定容量/MW检修周期检修周期/月月强迫停运率强迫停运率r1100020.0156100020.15280010.10750010.05330010.05810010.05450010.07920010.06580020.101010010.05表表2.15 机组容量数据机组容量数据机组号机组号额定容量额定容量/MW检修周期检修周期/月月有效容量有效容量Ce/MW机组号机组号额定容量额定容量/MW检修周期检修周期/月月有效容量有效容量Ce/MW11000266475001443610002664330012805800263392001185280016338100194450

48、0144310100194表表2.17 机组的有效容量机组的有效容量 Ce11000500ln(10.15)0.15e1000/500表表2.16 系统月峰值负荷系统月峰值负荷月月 份份123456789101112峰荷峰荷/MW380037003300330033003800430044004100360036004000U13964 3964U64264 4264U1043584300 4300 4400U44407U24433U5U54433 4333U84358U94285U34280U74407装机容量：5300MW4300360033003700380038004400410033

49、004300360040002.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修图图2.16 按等风险度安排检修计划按等风险度安排检修计划1234567891011122000月份月份30004000500060002000负荷负荷/MW机机组组号号Ce/MW检修检修周期周期/月月检修检修月份月份1644234664421011563321226331544431374431432801129185198941101094111合计合计 41332.5 发电机组的计划检修发电机组的计划检修表表2.18 按等风险安排机组计划检修结果按等风险安排机组计划检修结果安排安排序号序号机机组组号号Ce/MW检修检

50、修周期周期/月月安排安排月份月份月峰值负荷月峰值负荷/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0380037003300330038004300430044004100360036004000116442343964396426644210114264426435633212443343334263315443354443134407674431444077328011242808918519428598941104358101094111443343334407440744334300430044004285435843584280合计合计4133v

51、检修结果使系统全年等效负荷基本拉平。但因全系统有效容量仅检修结果使系统全年等效负荷基本拉平。但因全系统有效容量仅4133MW，因此不能满，因此不能满足系统可靠性水平。足系统可靠性水平。v原因：采用了强迫停运率高的大机组。如果用原因：采用了强迫停运率高的大机组。如果用4500MW机组代替机组代替21000MW的机组，的机组，则系统总有效容量将增加：则系统总有效容量将增加：44432644444MW，达到，达到4577MW。2.6 随机生产模拟随机生产模拟Stochastic Production Simulation(SPS) 用用于模拟电力系统发电调度，预测各发电机组于模拟电力系统发电调度，预

52、测各发电机组的期望发电量及燃料消耗量，并进行发电成的期望发电量及燃料消耗量，并进行发电成本分析。本分析。主要功能：主要功能：v 提供各发电厂在模拟期间的期望发电量、燃提供各发电厂在模拟期间的期望发电量、燃料消耗量及燃料费用；料消耗量及燃料费用；v 提供各水电厂及抽水蓄能电厂在负荷曲线上提供各水电厂及抽水蓄能电厂在负荷曲线上的最佳工作位置；的最佳工作位置；v 为电厂提供未来电能成本预报，满足电力市为电厂提供未来电能成本预报，满足电力市场的分时电价要求；场的分时电价要求；v 提供发电系统可靠性指标。提供发电系统可靠性指标。2.6 随机生产模拟随机生产模拟2.6.1 基本原理基本原理v等效持续负荷曲

53、线等效持续负荷曲线(ELDC，Equivalent Load Duration Curve) 是是SPS的核心，它是把发电机组的随的核心，它是把发电机组的随机停运和随机负荷模型结合在一起。图机停运和随机负荷模型结合在一起。图2.17为一条持为一条持续负荷曲线。令续负荷曲线。令pf(x)F(x)/T，则，则p可看作系统负可看作系统负荷大于和等于荷大于和等于x的概率。因此，系统总负荷电量为的概率。因此，系统总负荷电量为xtxmax0T图图2.17 持续负荷曲线持续负荷曲线tx(x, t)tF(x)maxmax00d)(d)(xxLxxfTxxFE2.6 随机生产模拟随机生产模拟vELDC是把发电机

54、组的随机故障的影响当成等效负荷对是把发电机组的随机故障的影响当成等效负荷对原始持续负荷曲线不断修正的结果。当发电机出现故原始持续负荷曲线不断修正的结果。当发电机出现故障时，系统的等效负荷增大，如图障时，系统的等效负荷增大，如图2.18所示。图中所示。图中f (1)(x)p1 f (0)(x)q1f (0)(xC1)图中阴影部分图中阴影部分E代表总负荷的电量增量，恰好等代表总负荷的电量增量，恰好等于机组于机组1因故障而少发的电量，因故障而少发的电量，Eq1T0C1f (0)(x)dxxpxmax01图图2.18 等效持续负荷曲线的形成等效持续负荷曲线的形成C1xmax+C1f (1)(x)f (

55、0)(xC1)f (0)(x)E一般而言，考虑第一般而言，考虑第i台机组台机组故障停运后，修正后的故障停运后，修正后的ELDC：f (i)(x)pi f (i1)(x)qif (i1)(xC1)机组机组i的发电量的发电量Ei：iiCCiiGixxfTpE1d)() 1(2.6 随机生产模拟随机生产模拟v若若系统共有系统共有n台台发电机组，其总容量为发电机组，其总容量为CL。当。当全部机全部机组随机停运结束后，组随机停运结束后，ELDC为为f (n)(x)，最大等效负荷最大等效负荷为为xmaxCL，见图见图2.19。这时有。这时有xpxmax01图图2.19 等效持续负荷曲线与可靠性指标等效持续

56、负荷曲线与可靠性指标EENSCLCLxmaxf (0)(x)f (n)(x)LOLPniGiCxCnnEExxfTCf1L)(L)( d)(EENS)(LOLPLmaxL2.6 随机生产模拟随机生产模拟2.6.2 应用特点应用特点v典型方法：等效电量函数法、典型方法：等效电量函数法、EENS法和半不变量法法和半不变量法v纯火电系统的应用：纯火电系统的应用： 确定发电机组带负荷的优先顺序；确定发电机组带负荷的优先顺序； 按带负荷的优先顺序安排发电机组运行，计算其发电量；按带负荷的优先顺序安排发电机组运行，计算其发电量； 计算系统的可靠性指标；计算系统的可靠性指标； 计算机组燃料消耗量及发电成本。计算机组燃料消耗量及发电成本。v有水电机组时，不断试探为水电机组找出一个适当有水电机组时，不断试探为水电机组找出一个适当的负荷位置。对于两个及以上的水电机组时，随机的负荷位置。对于两个及以上的水电机组时，随机生产模拟将变得非常复杂，计算量大增。生产模拟将变得非常复杂，计算量大增。v随机生成模拟的优点是计及了机组