用于間歇性電源高滲透電網規劃的安全性評估方法研究

陳云嘉

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用于間歇性電源高滲透電網規劃的安全性評估方法研究

陳云嘉

（麗水市正陽電力設計院有限公司，浙江 麗水 323000）

主要探討、分析了用于間歇性電源高滲透電網規劃的安全性評估方法，在此次基礎之上分析了電力系統安全性與穩定性之間的關系，在電網規劃期間需要全面考慮各個步驟，包括暫態穩定約束、全過程安全評價以及靜態安全約束等，在以上步驟當中提出評估間歇性電源高滲透電網規劃方案的各項流程，在電力系統當中出現的連鎖反應等，并且對比分析了規劃方案的經濟性和安全性。

間歇性電源；電力系統；電網規劃；安全評估

1 電網規劃安全性的評估方式

電力系統安全性指的是電力系統實際運行期間遭受干擾后防止系統停電性能。按照國際上對電力系統安全性的定義，主要是電力系統在運行期間能夠承擔各項意外事件。不論是哪一種定義方式，都沒有明確電力系統安全性與穩定性之間的關系。此次研究在明確兩者關系時將其定義為，安全性主要是由穩定性和故障事件所共同組成的。故障事件主要包括故障特性，發生率以及造成的后果，本文闡述的電力系統穩定性、可靠性以及安全性關系的主要應用如圖1所示。

圖1 電力系統各項性能之間的關系

在評估電力系統安全性時，按照實際作用分為電網規劃安全性評估以及運行安全評估。其中，安全評估主要是在電力系統實際運行狀態下，對一定時間階段當中的停電事件進行評估；規劃安全性評估主要是對于電網規劃方案，對其規劃水平以及停電事件進行評估。

2 間歇性電源高滲透電網規劃安全評估

由于電力系統的安全性牽扯到較多復雜因素，每一個系統當中都包含較多子系統，具備多樣化的層次結構以及復雜關系，按照以上特性統計分析電力系統的停電事件，在實際分析期間可以將電力系統作為龐大的子系統，由于該系統在實際運行期間具有不確定性、混沌性以及開放性等特征，這樣就導致仿真模擬無法準確評估和預測該系統。然而，由于在實際分析期間具有不同的目的，因此，需要通過多樣化的方式計算和分析系統的精度。可以從指導應用方面對系統復雜性的演化規律進行研究分析，主要借助于非還原論方法。這樣還能粗略評估系統的運行過程，這樣在設計和規劃期間就有了參考依據。電力系統在實際運行期間會受到間歇性電源和氣象因素的影響，需要在實際研究期間不斷改進和完善仿真模擬方法。因此，在對電力系統進行評估時需要按照其停電風險進行。按照大停電時間的發生規律能夠看出，電網故障前運行狀態與發生停電事件之間存在較大的關聯性。例如，某地在發生大停電事件時，發生時間段的室外溫度較高，增加了空調負荷，進一步增加了電力系統的負載量，導致電網的運行狀態易出現連鎖故障事件，圖2為該地大停電事件的時間節點。

注：①為事件強相關連鎖過程；②為事件強相關崩潰；③14：02（故障1）；④15：06（故障2）；⑤15：32（故障3）；⑥15：41（故障4）；⑦15：46（故障5）；⑧16：06至⑨16：09故障頻發；⑨16：09至⑩ 16：11故障頻發。

圖2 某地大停電事件過程

由圖2可見，該電力系統主要分為2種連鎖反應：①一條線路接地短路跳開之后，其他線路在跳開時存在較長的時間間隔，在事件發生前后不存在較大的關聯性。故障事件的發生狀態與發電、輸電走廊環境以及氣候等因素存在較大的關聯性。該事件發生過程無法在仿真模擬當中進行準確預測，需要對其進行簡化處理。在利用仿真計算電網規劃安全性時，可以將元件故障率增大，這樣能夠對事件間隔期當中氣候等因素對故障影響程度進行模擬。②在事件發生前后存在較大的關聯性。在前一種事件發生之后，其他條件沒有立即出現變化，后一事件主要是由電網功率轉移以及特性所造成的，可以使用仿真工具對該過程進行模擬。

3 電網規劃安全評估方法的流程

綜上所述，對于經濟性目標以及技術可行性等指標，需要通過多樣化的方式對電網安全性約束進行考慮。在將其制訂成多個電網規劃方案之后，需要全面分析規劃方案的安全性，主要是利用電力系統暫態過程實現。現階段，我國已經具備專業性軟件，能夠對電力系統中長期過程進行模擬，主要包括定子過負荷保護、失步保護、電壓保護以及功率保護等。該種模擬軟件除了在事件處理方面具有復雜性，還可能導致出現新的故障，而其他方面都能夠滿足間歇性電源高滲透規劃安全評估的要求。

在電網出現故障前期，需要對發電系統的運行狀態進行全面考慮，理論上需要全面分析發電系統的工作狀態。然而，在應用期間會出現較大的計算量，且花費較長的時間。在發電系統停運條件下，其正常運行方式與管理電網負荷方面存在較大的差異性，需要逐一對其進行分析和假設。所以，在實際分析期間無法應用以上方式，在應用期間，不僅需要對發電系統的運行方式進行考慮，還需要在此狀態下對非間接性電源的停運狀態進行分析，可以忽略非間歇性小機組，發電系統的某一單元狀態的概率可以用下式表示：

式（1）中：（1，2，3，…，n）為發電系統某一單元素狀態概率；i為電源的狀態；i為電源投入運行的可能性。

需要按照概率考慮間歇性電源，如果將時間段設定為季度，將風速設定為Weibull分布形式，并且與風電概率特性相結合，這樣能夠將風電場處理進度近似細化為多個狀態，并使所有的狀態都具備相應的狀態概率。非間歇性電源和間歇性電源在出力狀態下能夠形成不同狀態組合，可以將其作為電網出現故障事件之前的預測指標，能夠計算和分析電網故障情況。

因為在不同季節和不同運行方式下，電網穩定性與安全性之間存在較大的差異性。所以，需要按照不同運行方式和不同季節計算電網穩定和安全性存在的安全隱患，這樣就能夠進一步對電網安全穩定系數進行評估和計算。

系統安全性指標計算內容主要包括事件停電平均持續事件、故障事件的發生率以及電量損失期望值等。可以按照以下算式計算停電經濟損失風險：

在年費當中不僅要加入停電經濟損失的電網方案，還需全面考慮其他安全性指標，主要是通過管理結構對指標的數字進行制訂和頒布，這樣能夠全面作用于電網規劃當中。

4 結束語

綜上所述，電力系統穩定能夠全面確保運行安全性，電力安全性主要是由穩定性和故障事件所共同組成的。故障事件主要包括故障特性、發生率以及造成的后果，此次電網規劃方案主要按上文所述的相關流程進行，對停電損失以及穩定設施費用進行補充、對規劃方案的年費用進行計算時需要通過年費計算公式計算，還需要對輸送單位電能輸電成本進行計算，這樣能夠全面對比分析各個輸電方案。

［1］張寶強，李敬如，祖國強，等.基于安全邊界的高滲透率可再生能源配電系統規劃研究思路［J］.電力系統自動化，2017，41（09）：28-35.

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2095－6835（2018）24－0070－02

TM715

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.070

〔編輯：張思楠〕