1、第二章 发电系统可靠性评估Generating System Reliability Evaluation2.1 概 述2.2 发电机组停运容量概率模型2.3 负荷模型2.4 发电系统可靠性指标的计算2.5 发电机组的计划检修2.6 随机生产模拟2.7 我国 2000年发电系统可靠性评估2.1 概 述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：静态容量 运行容量v指对整个系统所需容量的长期估计，可考虑为装机容量；v必须满足发电机组计划检修、非计划检修、季节性降出力以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合理装机备用。v为满足一定负荷水平所需实际容量的短期估计；
2、v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 述发电系统可靠性指标 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。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v 概率方法：电力不足概率 (Loss of Load Probability， LOLP) 及电力不足频率和持续时间 (Frequency and Duration， F&D）1950 1960年代建立的模拟法和递推法为概率法在发电系统
3、可靠性评估中的应用奠定了基础2.1 概 述表 2.1 国外电力公司发电系统可靠性标准国 家或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度国 家或公司LOLEd/aHLOLEh/a容量裕度澳大利 亚 5 7 20 30 日 本 0.3 20 30比利 时 16 约 旦 0.4 25 30巴 西 2.5 瑞 典 0.4加拿大 0.1 2.5 20 荷 兰 30 40独 联 体 35 15 17 挪 威 3丹 麦 20 葡萄牙 20芬 兰 9 14 罗马 尼 亚 0.1 1.2 30 35法 国 0.2 2 斯洛文尼 亚 20 24德 国 20 南 非 6 20 22 28爱 尔 兰 1.5 9 33
4、 35 西班牙 0.1 10意大利 25 英 国 1.8 24科特迪瓦 17 美 国 0.1 15 202.2 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v不考虑输电网络约束（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；v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 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采用两状态 (工作状态 故障停运状态 ) 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额定容量的一个百分数。通常的处理方法是把部分停运折
5、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） /（运行小时强迫停运小时）v 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量模型，费时、不方便； 利用 “有效载荷能力 (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。一般可靠
6、性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。2.2 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v 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 ICs ICiv 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v停运容量 (Outage Capacity)
7、： 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，发电系统可靠性评估中采用单母线模型，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
8、 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 1002.2 停运容量概率模型的建立v 状态 k (k台故障 )的 概率 pk为pk Cnk rk(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v 状态 k的 确切频率 fk为fk pk(k+k )式中， k+(k )为从状态 k向停运容量小 (大 )的状态的转移率。系统 n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：k+ kk (n k)Ck kC， k 0, 1, , nPk ni=kpiF(Ck) ni=kpi+(Ci
9、) (Ci)式中， +(Ci)/ (Ci)为 停运容量在 Ci的状态向停运容量小 (大 )的状态的转移率。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 r 0.04， 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(Z 200MW) ； 任一时刻可用发电容量为 Y， 停运容量为 X，则 X Z Y。 yk为状态 k的发电容量； xk为状态 k的停运容量。记 Pk PXxk PYyk为 停运容量大于等于 xk的 累积状态概率； pk pX xk为停运容量等于 xk的 确切状态概率。则p0 p(x 0) C4
10、0(0.04)0(0.96)4 0.8493466p1 p(x 50) C41(0.04)(0.96)3 0.1415578p2 p(x 100) C42(0.04)2(0.96)2 0.0088474p3 p(x 150) C43(0.04)3(0.96) 0.0002458p4 p(x 200) C44(0.04)4(0.96)0 0.0000026f(x 0) p(x 0)(0 4) 0.0037371f(x 50) p(x 50)( 3) 0.0032133f(x 100) p(x 100)(2 2) 0.0004406f(x 150) p(x 150)(3 ) 0.0000189f(x 200) p(x 200)(4 0) 0.0000003
