考虑风电不确定出力的电力系统优化调度模型研究

【摘要】：风电是全球最具规模化开发前景的可再生能源。目前风电开发以大型风电场并网运行为主。在国内,风电呈爆发式增长的同时,由于风电出力的不确定性,给系统运行调度带来一定的困难,需要系统预留一定的备用容量来对风电出力进行调节,如果备用容量不足,就会造成局部地区风电出力受限和风电机组大面积脱网事故发生,导致大量弃风。并网消纳与安全运行已成为中国风电发展的主要瓶颈。本文主要针对考虑风电并网不确定性的优化调度模型展开了深入的研究。针对风电并网给电力系统带来运行的影响展开研究,本文基于风电出力以及火电出力特性,分析了风电并网对系统备用以及系统优化调度的影响。在此基础上,研究了大规模风电并网的优化调度模式,分析了含风电电力系统的运行模式,结合风电并网优化调度相关技术,分别对风-火优化调度模型、风电-抽水蓄能联合优化调度模型以及计及可中断负荷的含风电电力系统优化调度模型进行研究。分析对比了以上三种调度模型,单纯采用火电预留旋转备用的方式可能不能满足系统旋转备用容量需求,应当辅助采取多样、灵活的配合策略,例如可以增加系统的调峰电源;不过,在蓄能技术没有突破或电力系统中的集中储能能力不足的情况下,必须借助需求侧管理来保障风电的充分利用,因此,采用计及可中断负荷的优化调度模式融入用电调度不仅能够起到快速备用作用,而且还能优化整个系统运行的经济性。针对风电出力的随机性和间歇性等特点,本文提出了风电预渗透率的概念,结合风电预测精度,建立了风电预测误差计算模型。考虑到误差随时间的迁移性,建立了风电预测误差增长模型,并建立了基于误差增长的风电不确定出力计算模型。在建立负荷可参与调度的权重区间模型以及引入可调度负荷与储能系统的基础上,建立了风电成本模型,并建立了考虑可调度负荷和储能系统风电并网协调优化调度模型。采用MATLAB对优化模型进行仿真求解,以某地区电力系统为研究对象,结果表明,所用方法能够有效降低弃风率以及火电备用容量。论文提出的考虑风电不确定出力的风电并网协调优化调度模式,不仅具有学术价值,而且对于提高电力系统的经济运行和促进风电的持续发展具有一定的实际意义。 【关键词】：风电并网 优化调度 风电不确定出力 可调度负荷 储能系统
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM73
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.2 课题研究意义10
• 1.3 国内外研究现状10-12
• 1.3.1 风电不确定出力研究现状11-12
• 1.3.2 含风电系统优化调度研究现状12
• 1.4 本文研究工作12-14
• 第2章 风电并网对电力系统优化调度的影响研究14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 风电出力特性14-18
• 2.2.1 风的特性14-16
• 2.2.2 风电出力不确定性16
• 2.2.3 风电出力数学模型16-18
• 2.3 火电出力特性18-19
• 2.3.1 火电机组的耗能特性18-19
• 2.3.2 火电机组的调峰特性19
• 2.4 风电接入对电力系统优化调度的影响19-23
• 2.4.1 风电接入对系统备用的影响20-23
• 2.4.2 风电接入对系统调度的影响23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 大规模风电并网优化调度模式研究25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 含风电的电力系统运行模式25-27
• 3.2.1 常规运行模式25-26
• 3.2.2 节省燃料运行模式26
• 3.2.3 预测风电运行模式26-27
• 3.3 风电并网优化调度相关技术27-30
• 3.3.1 储能技术与风电技术的结合28-29
• 3.3.2 增加系统中机组的多样性和灵活性29
• 3.3.3 需求侧管理29-30
• 3.4 风电并网的优化调度30-35
• 3.4.1 风-火优化调度30-32
• 3.4.2 风电-抽水蓄能联合优化调度32-34
• 3.4.3 计及可中断负荷的风电并网系统优化调度34-35
• 3.4.4 风电接入系统优化调度模式的对比35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 考虑风电不确定出力的风电并网协调优化调度模型37-50
• 4.1 引言37-38
• 4.2 风电不确定出力模型38-40
• 4.2.1 风电预渗透率模型38
• 4.2.2 风电出力预测误差模型38
• 4.2.3 风电预测误差增长模型38-39
• 4.2.4 基于误差增长的风电不确定出力模型39-40
• 4.3 可调度负荷权重区间模型40-41
• 4.4 储能系统模型41-42
• 4.5 系统成本模型42
• 4.5.1 风电成本模型42
• 4.5.2 火电成本模型42
• 4.6 优化模型42-44
• 4.6.1 目标和约束43
• 4.6.2 模型分析43-44
• 4.7 算例分析44-48
• 4.7.1 算例参数44-45
• 4.7.2 含风电的调度模式分析45-46
• 4.7.3 风电调度模式对系统备用的影响46-48
• 4.8 本章小结48-50
• 第5章 结论与展望50-53
• 5.1 结论50-51
• 5.2 展望51-53
• 参考文献53-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士期间发表的学术论文60

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