考虑大规模风电消纳能力的电网灵活规划

论文摘要

随着我国规划的7个千万千瓦级风电基地的逐步开发建设,大规模集群风电的消纳问题影响了电力系统的安全稳定运行。现阶段,大规模风电的开发规划主要是根据风能资源及风电场建设条件确定的,并未充分考虑电力系统的运行特点。因此在风电的电源规划已经确定的情况下,后期的电网规划和运行调度成为决定风电能否被合理消纳的关键因素。考虑到风电随机性、波动性和间歇性的特点,以及风电对调峰调频、系统备用以及其他机组运行方式上带来的影响,传统的电网规划方法还没有较为完善地解决含有大规模风电的电网规划问题。因此,如何在此背景条件下定义电网规划的目标,建立新的规划原则以及发展新的规划模型和工具将是一个值得研究的课题。本文首先分析了大规模风电接入后对电力系统调峰、机组组合和电网扩展规划方面的影响,在此基础上提出了对系统中风电消纳能力的若干评价指标。对于风电消纳能力,本文主要从三个方面对其进行评估:一是风电可接纳容量,二是接纳后系统运行的经济成本,三是接纳后系统运行的安全程度。在上述风电消纳能力的基础上提出了考虑风电消纳能力的电网灵活规划的模型和算法。本文的模型主要分为三类:第一类模型是从电网实际调度运行的角度,研究分析机组组合优化层面的风电消纳能力;第二类模型分析研究了输电网扩展规划层面的风电消纳能力。以上两类模型同时给出了考虑风电消纳能力评价指标下的最优机组组合和最优输电网扩展方案;第三类模型在考虑机组组合和输电网扩展规划耦合关系的基础上,给出了考虑风电消纳能力的机网联合优化规划方法。最后通过模糊多目标的优化方法,实现了风电消纳能力的各类评价指标在上述模型中的统一,并通过模糊满意度的指标对各规划方案进行筛选。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.2 当前研究进展
• 1.2.1 风电消纳的主要问题
• 1.2.2 机组组合问题的研究概况
• 1.2.3 电网规划方法的研究概况
• 1.3 本文所做工作
• 第二章 大规模风电随机性、间歇性出力建模
• 2.1 引言
• 2.2 风速数据的获取
• 2.3 风电单机模型
• 2.4 风电场出力模型
• 2.4.1 风电场出力建模理论概述
• 2.4.2 风电场尾流效应及风能分布模型
• 2.4.3 基于多机表征的风电场聚合建模
• 2.5 风电出力建模总体流程
• 2.6 本章小结
• 第三章 考虑风电消纳能力的机组组合优化问题
• 3.1 引言
• 3.2 大规模风电接入对系统调峰的影响
• 3.3 考虑风电消纳能力的机组组合问题建模
• 3.3.1 目标一：考虑风电接纳容量最大化
• 3.3.2 目标二：考虑机组运行费用的最小化
• 3.3.3 目标三：考虑系统备用容量不足风险度的最小化
• 3.3.4 约束条件
• 3.4 具有量子行为的粒子群优化算法
• 3.4.1 基本粒子群优化算法
• 3.4.2 具有量子行为的粒子群优化算法
• 3.4.3 粒子的个体调整策略
• 3.5 基于模糊多目标的机组组合优化
• 3.5.1 目标函数的模糊化
• 3.5.2 多目标模糊机组组合模型
• 3.6 10 机组算例分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 考虑风电消纳能力的电网扩展规划问题
• 4.1 引言
• 4.2 随机机会约束规划方法
• 4.3 基于半不变量的随机潮流
• 4.3.1 随机潮流简介
• 4.3.2 潮流方程的线性化模型
• 4.3.3 相关概率理论
• 4.3.4 随机潮流计算流程
• 4.4 考虑风电消纳能力的电网扩展规划问题建模
• 4.4.1 目标一：考虑风电接纳容量的最大化
• 4.4.2 目标二：考虑系统运行费用的最小化
• 4.4.3 目标三：考虑系统潮流越限风险度的最小化
• 4.4.4 约束条件
• 4.5 随机邻域搜索的网架优化算法
• 4.6 39 节点算例分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 考虑风电消纳能力的机网联合优化规划方法
• 5.1 引言
• 5.2 考虑风电消纳能力的机网联合优化规划模型
• 5.2.1 目标一：考虑风电接纳容量的最大化
• 5.2.2 目标二：考虑总体投资运行成本的最小化
• 5.2.3 目标三：考虑各类系统风险度的最小化
• 5.2.4 约束条件
• 5.3 基于Benders 分解的模型简化分解
• 5.4 算例分析
• 5.4.1 算例一：10 机39 节点算例
• 5.4.2 算例二：国内某区域电网2015 年电网规划
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用论文与申请专利情况