基于静态电压稳定性的含风电场的输电网规划方法研究

论文摘要

为了促进经济社会的可持续发展,风力发电在我国得到了快速的发展,风电装机容量在电网中所占的比重不断上升,风电并网的电压等级逐步提高,风电并网运行对电网的影响不容忽视。因此,通过规划出适合风电并网的输电网网架来有效地改善风电并网时对电网产生的影响,是电网持续合理发展面临的重要问题。本文主要进行了以下几方面的研究工作:针对在恒功率因数控制运行方式下的双馈异步机组成的风电场,利用牛顿-拉夫逊法潮流计算模型,对风电并入的IEEE十四节点标准测试系统进行计算,分析可知风电场节点电压和无功功率均随着风电场出力的增加而增大;同时,风电场并网将使系统节点电压升高,系统潮流分布发生改变,且并网点附近网架受到影响较大。在潮流计算的基础上,利用静态电压稳定指标对采用恒功率因数控制运行方式下的双馈异步机组成的风电场并网后系统静态电压稳定性进行量化分析。对修改后的IEEE十四节点标准测试系统进行计算,结果表明:随着负荷的增长,系统静态电压稳定性降低;当负荷保持在一定水平且风电出力在一定范围内时,随着出力的增加,系统静态电压稳定性有所改善;而当风电出力进一步增长时,系统静态电压稳定性迅速降低甚至崩溃。考虑到风电并网对系统电压稳定性影响的问题较为突出,本文从电网建设的经济性和系统的安全性角度着手,研究了大型风电并入220kV输电网的电网规划问题。以电网建设成本最小、系统网损最小、电网静态电压稳定裕度最大为优化子目标建立了含风电场的输电网多目标优化规划模型,利用模糊理论和改进的遗传算法对模型进行求解。采用我国某地区的实际220kV输电系统作为算例进行计算,得到总体满意度最好的优化方案,验证了模型的合理性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 风力发电发展概况及风电并网对电网影响的研究现状
• 1.2.1 国内外风力发电发展概况
• 1.2.2 风电并网对电网影响的研究现状
• 1.3 输电网规划方法研究现状
• 1.3.1 电网规划模型概述
• 1.3.2 电网规划求解方法概述
• 1.3.3 多目标电网规划研究现状
• 1.4 含风电场的输电网规划方法研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 含风电场电网的潮流计算
• 2.1 引言
• 2.2 潮流计算中风电场节点研究现状
• 2.2.1 潮流计算中普通异步机风电场节点的处理方法
• 2.2.2 潮流计算中双馈异步机风电场节点的处理方法
• 2.3 考虑双馈异步机风电场节点的潮流计算模型
• 2.4 算例分析
• 2.5 小结
• 3 风电场并网对电网静态电压稳定性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 电网静态电压稳定指标
• 3.3 风电对电网静态电压稳定性的影响
• 3.3.1 负荷增长对静态电压稳定指标的影响
• 3.3.2 风电出力增长对静态电压稳定指标的影响
• 3.4 小结
• 4 含风电场的输电网多目标优化规划
• 4.1 引言
• 4.2 多目标规划模型的一般形式
• 4.3 含风电场的输电网规划的多目标模糊优化模型
• 4.3.1 目标函数
• 4.3.2 约束条件
• 4.3.3 优化子目标的隶属度函数
• 4.4 遗传算法
• 4.4.1 算法的原理
• 4.4.2 算法的步骤和意义
• 4.4.3 算法的特点
• 4.4.4 算法的改进
• 4.5 模型的求解方法
• 4.5.1 编码
• 4.5.2 适应度函数
• 4.5.3 求解步骤
• 4.6 算例分析
• 4.7 小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 攻读硕士期间发表的论文