电源布局调整对电网节能和安全可靠性的影响研究

论文摘要

近年来能源问题日益突出,节能减排和能源结构的多元发展成为电力行业优化调整的有效举措。随着节能减排的进一步推行,势必将出现电源位置与容量调整以及多种类型发电机组并网情况,可能对电网安全可靠运行及电网节能带来新问题。在保障电力系统安全可靠运行的前提下,全面评估电源结构和布局调整对电网的影响,对于构建安全可靠的经济型电网有着重大而深远的意义。本文首先就风电场并网后对电网电压的影响进行研究。根据异步电机和双馈电机的等值电路,分别建立异步式和双馈式风力发电机的有功和无功功率特性方程。为更好地优化含风电场的发输电系统有功和无功功率,以有功网损最小为目标函数,在约束条件中加入电压稳定Г指标和风电场无功补偿容量约束,提出考虑电压稳定约束的含风电场的最优潮流算法。通过算例说明风电场并网后对电网电压分布的影响,并验证所提出算法的有效性。其次,本文研究了光伏电站并网后对电网可靠性的影响。在全面考虑影响光伏电站输出功率的因素基础上,建立太阳辐照度模型,根据光伏电站等值电路,推导了光伏电站的输出功率关系式。针对光伏电站发出的无功功率与接入点电压的密切联系以及光伏电站的故障特性,交替求解光伏电站的无功功率和电网潮流,并提出光伏电池组件的故障切除条件。通过算例对含光伏电站的发输电系统进行可靠性评估,表明合理接入光伏电站能够改善系统可靠性,太阳辐照度和故障光伏电池组件切除方案也会对可靠性产生较大影响。最后,本文提出对发输电系统可靠性进行分区等值计算的概念,对相关停运和无关停运进行区分处理,并推导了分区与整个系统之间的可靠性指标关系式。通过减少评估状态的数量和加速单个状态的评估进程,从而提高整个系统的可靠性计算速度。对2015年华东某地区电网进行发输电系统可靠性、功角稳定性、电压稳定性和有功网损的计算和评估,全面分析电源类型和位置的变化对发输电系统的影响,可以得到结论:风电场、光伏电站的合理接入能够提高发输电系统的安全和可靠性,而电源位置的合理调整也能减小电源点位置外移对电网可靠性、稳定性和有功网损的负面影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 风电场并网后对电网电压影响的研究
• 2.1 异步式风力发电机并网后对电网电压影响的研究
• 2.1.1 异步式风力发电机的功率特性
• 2.1.2 电压稳定L 指标和Г指标
• 2.1.3 考虑电压稳定约束的含风电场的优化潮流算法和流程
• 2.1.4 算例分析
• 2.2 双馈式风力发电机并网后对电网电压影响的研究
• 2.2.1 双馈式风力发电机的功率特性
• 2.2.2 算例分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 光伏电站并网后对电网可靠性影响的研究
• 3.1 太阳辐照度模型
• 3.2 光伏电站的等值电路
• 3.3 光伏电站输出功率
• 3.4 含光伏电站的系统可靠性计算
• 3.4.1 含光伏电站的发输电系统潮流计算
• 3.4.2 光伏电站的故障停运分析
• 3.4.3 光伏电站与常规机组联合运行的约束条件
• 3.4.4 系统可靠性主要评估指标
• 3.4.5 序贯蒙特卡罗仿真算法流程
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 电源类型和位置调整对电网影响的研究
• 4.1 发输电系统可靠性计算方法研究
• 4.2 电源类型和位置调整对电网影响的分析计算流程
• 4.3 电源类型和位置调整对电网节能和安全可靠性影响的算例分析
• 4.3.1 算例原始数据
• 4.3.2 计算结果
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书