Rel-02-发电系统可靠性评估解析.ppt

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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指指对对整整个个系系统统所所需需容容量量的的长长期期估计，可考虑为装机容量；估计，可考虑为装机容量；v必必须须满满足足发发电电机机组组计计划划检检修修、非非计计划划检检修修、季季节节性性降降出出力力以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待待确确定定的的基基本本量量是是电电力力系系统统的的合理装机备用。合理装机备用。v为为满满足足一一定定负负荷荷水水平平所所需需实实际容量的短期估计；际容量的短期估计；v需需要要确确定定的的则则是是在在短短时时间间内内(几几小小时时或或一一天天)，系系统统所所需需的的运运行行备备用用(旋旋转转备备用用、快快速速启启动动机机组组及及互互联联电电

3、力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 是是在在发发电电机机组组额额定定值值和和电电压压水水平平限限度度内内，扣扣除除机机组组的的计计划划和和非非计计划划停停运运造造成成的的降降低低出出力力后后，向向用用户户提供总的电力和电量需求的能力。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概概 率率 方方 法法：电电 力力 不不 足足 概概 率率 (Loss of Load Probabil

4、ity，LOLP)及及电电力力不不足足频频率率和和持持续续时时间间(Frequency and Duration，F&D）19501960年年代代建建立立的的模模拟拟法法和和递递推推法法为为概概率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 旦旦0.42530巴巴

5、 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）；不考虑输电网络约束（互联系统联络线例外）；

6、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 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。安装容机组额定容量的总和。安装容量与机组的状态无关，即量与机组的状态无关，即 ICsICiv可用发电容量可用发电容量(Avai

7、lable Generation Capacity)：指系统中每台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v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2.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立相应

8、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050

9、5050050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/()为机组强迫停运率；为机组强迫停运率；，为机组的故障率和修复率为机组的故障率和修复率 n台机组类型相同时系统停运容量概率表台机组类型相同时系统停运容量概率表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 某某发发电电系系统统有有4台台50MW的的机机组组。单单台台机机组组参参数数为为r0.04，0.0011/d，0.026/d。计计算算发发电电系

10、系统统的的停停运参数。运参数。解解 设设系系统统安安装装容容量量为为Z(Z200MW)；任任一一时时刻刻可可用用发发电电容容量量为为Y，停停运运容容量量为为X，则则XZY。yk为为状状态态k的的发发电电容容量量；xk为为状状态态k的的停停运运容容量量。记记PkPXxkPYyk为为停停运运容容量量大大于于等等于于xk的的累累积积状状态态概概率率；pkpXxk为停运容量等于为停运容量等于xk的的确切状态概率。则确切状态概率。则p0p(x0)C40(0.04)0(0.96)40.8493466p1p(x50)C41(0.04)(0.96)30.1415578p2p(x100)C42(0.04)2(0

11、.96)20.0088474p3p(x150)C43(0.04)3(0.96)0.0002458p4p(x200)C44(0.04)4(0.96)00.00000262.2 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累积概率累积概率Pk002000.849346611501500.14155780.150653621001000.00884740.00909583150500.00024580.0002484420000.00000260.00000262.2 停运容量概率模型的建立停运容量概

12、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1.确切状态概率确切状态概率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，系统停运容量为后，系统停运容量为X的的确切概率确切概率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)02.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

13、修复率修复率/(次次/d)11000.010.005052.00.521500.020.010202.00.532000.030.012372.50.42.2 停运容量概率模型的建立停运容量概率模型的建立表表2.6 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.

14、980 0.020 00.02981000.010.980.010.020 0.00980.029815000.980 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

15、.00980.970.00980.030 0.0095060.0589061500.01980.970.01980.030 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

16、的建立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。实际模型。实际存在部分停运状态，即机组的可用发电容量只能达到存在部分停运状态，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

17、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（运行小时强迫停运小时）迫停运小时）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 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、不方便；的机组停运容量模型，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)”的概念的概念修

18、改负荷模型；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能源是完全充足的。计算均假定供给发电机组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分析计算；必要时再考虑机组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。不确定性的影响。2.3 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

19、段的负荷曲线表示，也可以用每月、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；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，再用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；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差，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，其数学期望和方差可根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。据预测负荷

20、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荷模型（确切停运容量模型累积负荷模型（ELDC/EEF/EENS）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（LOLP）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)法法采用的确切负荷模型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

21、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时负荷。可以直接采用日历小时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式的负荷，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；负荷持续曲线；vHLOLE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。2.4 发电系统可靠性指标发电系统可靠性指标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日最高负荷与容量模型结合可

22、求得将研究的日最高负荷与容量模型结合可求得 LOLPP(XCsL)P(XR)即，即，LOLP是所有是所有 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日最高负荷的天数期望值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MkYjLi2.4 发电系统可靠性指标发电系统可靠性指标例：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

23、。则系统周的周负荷曲线相同。则系统LOLE指标：指标：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 X050100150200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/MW110130901401

24、60240210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/MW150150100150200250250LOLP0.0494000.0494000.0589060.0494000.0301940.0010880.0010882.4 发电系统可靠性指标发电系统可靠性指标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)2.4 发电系统可靠性指标发电系统可靠性指标表表2.12 周一周一LOLE，HLOLE，EENS计算表计算表时间时间/h小时负荷小时负荷备用备用/MWHLOLEEENS

25、时间时间/h小时负荷小时负荷备用备用/MWHLOLEEENSMWMW1702382120.0010880.11664413953231270.0494002.7756002652212290.0010880.09814814953231270.0494002.7756003602042460.0010880.07965215953231270.0494002.7756004602042460.0010880.079652161003401100.0494003.6154005551872630.0008940.063678171003401100.0494003.615400665221229

26、0.0010880.098148181003401100.0494003.6154007752551950.0301940.28067019953231270.0494002.7756008802721780.0301940.79396820903061440.0494001.9358009852891610.0301941.30726621802721780.0301940.78396810903061440.0494001.93580022752551950.0301940.28067011903061440.0494001.93580023752551950.0301940.280670

27、12903061440.0494001.93580024702382120.0010880.116644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2.5 发电机组计划检修发电机组计划检修研究发电机组的检修计划存在两个方面的问题：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？1.等风险度法：使研究期间内系统的备用容量或风险度等风险度法：使研究期间内系统的备用容量或风险度相等相等2.最小风险度法：使研究期间内系统

28、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？1.修正容量模型：频繁修改机组停运容量概率表，工作修正容量模型：频繁修改机组停运容量概率表，工作量大量大2.修正负荷模型：修改检修期间系统的负荷，计算量小修正负荷模型：修改检修期间系统的负荷，计算量小2.5 发电机组计划检修发电机组计划检修2.5.1 发电机组有效容量概念发电机组有效容量概念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

29、组的曲线；曲对应未增新机组的曲线；曲线线B为增加一台新机组为增加一台新机组(容量容量Cn强迫停运率强迫停运率r)后的后的曲线。当保持曲线。当保持LOLE0.1d/a不变时，不变时，新增机组的额定容量分成两部分，一部分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容量，供应负荷，另一部分作为系统的备用容量，以保持系统有同样的可靠性要求。新增机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组可供负荷的这部分容量称为“有效载荷有效载荷容量容量(effective load-carrying capacity)”，记为记为Ce，也称也称“有效容量有效容量”。计算机

30、组有。计算机组有效载荷容量的迦弗尔效载荷容量的迦弗尔(Garver)公式：公式：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 发电机组计划检修发电机组计划检修2.5.2 系统风险特征系数系统风险特征系数M0.00010.011.00.10.0010X/MWP(X)图图2.15 求求M值的图示值的图示aba/b=eMbaXaXbP(Xb)P(Xa)vM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

31、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。2.5 发电机组计划检修发电机组计划检修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拉平全：以发电机有效容量修改负荷曲线从而拉平全年的风险

32、度年的风险度v步骤步骤：a)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b)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)。取值区间一般为取值区间一般为P(X)0.10.001c)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容量计算出每台机组的有效载荷容量Ced)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的的大小顺序安排大小顺序安排到负荷曲线的低谷部分去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

33、如表相关参数如表2.15和表和表2.16所示所示2.5 发电机组计划检修发电机组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r1100020.156100020.15280010.10750010.05330010.05810010.05450010.07920010.06580020.101010010.05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

34、/月月有效容量有效容量Ce/MW110002664750014436100026643300128058002633920011852800163381001944500144310100194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/MW380037003300330038004300430044004100360036004000U13964 3964U64264 4264U1043584300 4300 4400U44407U244

35、33U5U54433 4333U84358U94285U34280U74407装机容量：5300MW4300360033003700380038004400410033004300360040002.5 发电机组计划检修发电机组计划检修图图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U1644234U664421011U5633212U263315U444313U744314U3280112U918519U894110U109

36、4111合计合计 41332.5 发电机组计划检修发电机组计划检修表表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检修检修周期周期/月月安排安排月份月份月月峰值负荷峰值负荷/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0380037003300330038004300430044004100360036004000116442343964396426644210114264426435633212443343334263315443354443134407674431444077328011242

37、808918519428598941104358101094111443343334407440744334300430044004285435843584280合计合计4133v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：原因：采用了强迫停运率高的大机组。如果用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，则的机组，则系统总有效容量将增加：系统总有效容量将增加：44432644444MW，达到达到4577MW。

38、2.6 随机生产模拟随机生产模拟Stochastic Production Simulation(SPS)用于模用于模拟电力系统发电调度，预测各发电机组的期望发拟电力系统发电调度，预测各发电机组的期望发电量及燃料消耗量，并进行发电成本分析。电量及燃料消耗量，并进行发电成本分析。主要功能：主要功能：v提供各发电厂在模拟期间内的期望发电量、燃料提供各发电厂在模拟期间内的期望发电量、燃料消耗量及燃料费用消耗量及燃料费用v提供各水电厂及抽水蓄能电厂在负荷曲线上的最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佳工作位置v为电厂提供未来电能成本预报，满足电力市场的为电厂提供未来电能成本预报，满足电

39、力市场的分时电价要求分时电价要求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等等效效持持续续负负荷荷曲曲线线(ELDC，Equivalent Load Duration Curve)是是SPS的的核核心心，它它是是把把发发电电机机组组的的随随机机停停运运和和随随机机负负荷荷模模型型结结合合在在一一起起。构构成成图图2.17所所示示持持续续负负荷荷曲曲线线。令令pf(x)F(x)/T，则则p可可看看作作系系统统负负荷荷大大于于和和等于等于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

40、负荷曲线持续负荷曲线tx(x,t)tF(x)2.6 随机生产模拟随机生产模拟vELDC是是把把发发电电机机组组的的随随机机故故障障的的影影响响当当成成等等效效负负荷荷对对原原始始持持续续负负荷荷曲曲线线不不断断修修正正的的结结果果。当当发发电电机机出出现现故故障障时，系统的等效负荷增大，如图时，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

41、 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(0)(xC1)f(0)(x)E一般而言，考虑第一般而言，考虑第i台机组故台机组故障停运后，修正后的障停运后，修正后的ELDC：f(i)(x)pi f(i1)(x)qif(i1)(xCi)机组机组i的发电量的发电量Ei：2.6 随机生产模拟随机生产模拟v若若系系统统共共有有n台台发发电电机机组组，其其总总容容量量为为CL。当当考考虑虑全全部部机机组组随随机机停停运运后后，ELDC为为f(n)(x)，系系统统最最大大等等效效负荷为负荷为xmaxCL（见图（见图2.19）。则有）。则有xpxmax01图图2.19 等效

42、持续负荷曲线与可靠性指标等效持续负荷曲线与可靠性指标EENSCLCLxmaxf(0)(x)f(n)(x)LOLP2.6 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：等效电量函数典型方法：等效电量函数EEF法、法、EENS法和半不变量法法和半不变量法v纯火电系统应用：纯火电系统应用：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有有水水电电机机组组时时，不不断断试试探探为为水

43、水电电机机组组找找出出一一个个适适当当的的负负荷荷位位置置。对对于于两两个个及及以以上上的的水水电电机机组组时时，随随机机生生产产模模拟拟将将变变得得非非常常复复杂杂，计算量大增计算量大增v随随机机生生成成模模拟拟的的优优点点是是计计及及了了机机组组强强迫迫停停运运率率的的影影响响，因因此此，计计算算机机组组发发电电量量、燃燃料料消消耗耗量量和和发发电电成成本本为为其其长长期期期期望望值值。但但由由于于没没有有计计及及机机组组的的各各种种运运行行约约束束，给给上上述述结结果果带带来来了了误误差差，并且往往其运行方式是不可实现的并且往往其运行方式是不可实现的2.7 我国我国20002000年发电

44、系统可靠性评估年发电系统可靠性评估表表2.19 基本数据基本数据项项 目目东北东北华北华北西北西北华东华东华中华中山东山东福建福建川渝川渝总总装机装机/MW31381384081783044504.53198815430908314111.4水电比例水电比例/%15.210.4937.758.4830.450.0053.2150.84最大负荷最大负荷/MW239572967413700366602200012600637710400备用率备用率/%32.7829.4330.1821.4045.4022.4642.4835.69等效强迫停运率等效强迫停运率/%3.738.087.335.265.

45、054.272.335.17表表2.20 年负荷曲线年负荷曲线1月月0.9900.8740.9360.8070.8100.9200.8800.8802月月0.8900.8690.9040.8110.8850.9200.9000.9003月月0.9000.9090.8960.8610.9190.9200.9400.8904月月0.8700.8810.9060.8240.9300.9000.9300.8905月月0.8000.8840.9460.8570.9480.8800.9500.9506月月0.7900.8760.9260.8770.9550.9600.9600.9507月月0.7700.8

46、660.8960.9310.9940.9600.9800.9608月月0.7600.8810.8891.0001.0000.9701.0000.9669月月0.8200.8780.8800.9260.9570.9500.9800.95010月月0.9400.8950.9790.8750.9420.9600.9700.96011月月0.9700.9581.0000.8760.9250.9900.9601.00012月月1.0001.0000.9570.9350.9451.0000.9700.975季不季不均衡系数均衡系数0.8750.8980.9260.8820.9410.9430.9520.9

47、392.7 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表表2.21 发电设备大、小修间隔发电设备大、小修间隔机组类型机组类型大修间隔大修间隔/a小修间隔小修间隔100MW以下火电以下火电3若当年有大修，小修若当年有大修，小修1次次/年年若当年无大修，小修若当年无大修，小修2次次/年年100MW以上火电以上火电34水电（多泥沙）水电（多泥沙）3水电（非泥沙）水电（非泥沙）4燃气机组燃气机组3表表2.22 2000年可靠性评估结果年可靠性评估结果地地 区区加权加权EFOR/备用率备用率/%HLOLE/h.a-1LOLE/d.a-1东北东北3.7332.784.751062.7

48、9105华北华北8.0829.435.051031.93102西北西北7.3330.185.551023.87102华东华东5.2621.431.761061.12104华中华中5.0545.402.191062.31106山东山东4.2722.461.0401.230福建福建2.3342.480.5490.372川渝川渝5.1735.690.2600.240v目目标标：确确定定电电力力系系统统为为满满足足负负荷荷电电力力电电量量需需求所需的发电容量（装机容量运行容量）求所需的发电容量（装机容量运行容量）装装机机容容量量：必必须须满满足足发发电电机机组组的的计计划划检检修修、非非计计划划检修、季节性降低出力以及非计划的负荷增长检修、季节性降低出力以及非计划的负荷增长运行容量运行容量：指所需实际容量的短期估计：指所需实际容量的短期估计v原原理理：建建立立并并综综合合机机组组容容量量概概率率模模型型和和负负荷荷模型。模型。v应用应用：电力系统中长期电源规划和运行规划：电力系统中长期电源规划和运行规划2.8 小小 结结