风电并网条件下供电系统安全管理研究

【摘要】：在现代能源与环境双重压力下,现代电力格局发生了很大的变革,以风能、太阳能为代表的清洁能源进入了大规模集中式开发为主,分布式开发为辅的阶段。然而,由于风电的间歇性和随机性,使得风电并网后对供电系统的安全管理带来了巨大挑战,特别是在含高渗透率风电的电网,这一现象更为突出。本文分析了风电并网对供电系统安全稳定及经济运行的影响,并提出了应对风电大规模并网的供电系统安全管理措施。首先从风电发展与风电消纳的角度分析了风电功率预测技术对于促进现代风电与供电系统协调发展的重要性；并从复杂系统安全理论的角度出发,分析了含高渗透率风电的供电系统的安全分析理论,阐述了可靠性评估理论、古典还原论和整体论方法以及复杂系统安全分析的自组织临界理论和脆弱性评估技术。然后分析了风电并网条件下供电系统安全管理现状及存在的问题,从电压稳定性,电能质量,供电可靠性等方面分析了风电并网对供电系统的影响和风电机组对电力系统运行状况的响应,指明了双馈异步风电机组(DFIG)低电压穿越技术(LVRT)与风电功率预测技术对实现高渗透率风电并网的重要性,为评估含风电供电系统的安全性提供科学的评判准则。为建立合理的指标体系评价风电并网后的供电系统安全等级及采取合理的安全性评估指标提供依据。接着提出了基于层次分析法的含风电供电系统的安全性评估方案,为风电并网条件下的供电系统安全分析及安全管理措施的制定提供依据。同时,针对高渗透率风电并网引起的供电系统安全性问题,以内蒙鄂尔多斯市为实例,采用层次分析法评估安全性等级,根据评估结果发现影响系统安全性的关键环节,并提出了加强关键环节的一些方法,主要有：针对供电系统中电力设备可靠性问题,提出了基于小波神经网络的电力设备温度预测方法,从而实现供电系统电力设备的温度预警机制,保证供电系统可靠运行；针对电源侧风电出力预测精度较低的问题,提出了基于多种群遗传算法(MPGA)优化的BP神经网络风电功率预测算法,从而为制定合理的调度决策方案提供数据支撑；针对风电并网后的供电系统调度问题,在探讨传统调度决策方法如机组组合的基础上,引入了一种新型的含风电供电系统的调度策略,即鲁棒经济调度。最后,通过分析风电并网后的安全隐患,从管理和技术两方面提出了应对风电并网时的供电系统安全问题的措施,细分到政府、供电单位、风电场等,为含高渗透率风电的供电系统安全管理提供有效的对策与分析方法。 【关键词】：项目管理 风电并网 供电系统 安全评估
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-24
• 1.1 课题背景与研究意义11-16
• 1.1.1 我国风电发展概况11
• 1.1.2 风电消纳现状11-14
• 1.1.3 大停电事故14-16
• 1.1.4 研究意义16
• 1.2 国内外研究现状16-22
• 1.2.1 风电并网对供电系统安全运行的影响16-17
• 1.2.2 复杂系统安全分析理论研究进展17-18
• 1.2.3 复杂系统安全评估技术18-19
• 1.2.4 风电功率预测技术19-20
• 1.2.5 风电并网条件下的供电系统安全经济调度20-22
• 1.3 本文的研究思路和框架22-24
• 第2章 风电并网条件下供电系统安全管理现状与问题24-43
• 2.1 供电系统安全管理24-26
• 2.1.1 供电系统安全管理的内容24-25
• 2.1.2 供电系统安全管理体系25-26
• 2.1.3 供电系统安全管理的主要工作26
• 2.2 供电系统安全管理理论及评估技术26-29
• 2.2.1 供电系统安全管理理论26-28
• 2.2.2 供电系统安全评估技术28-29
• 2.3 风电并网对供电系统稳定的影响29-31
• 2.3.1 风电并网对供电系统频率稳定的影响29-30
• 2.3.2 风电并网对供电系统电压稳定的影响30-31
• 2.3.3 风机连锁脱网事故与低电压穿越技术LVRT31
• 2.4 风电并网条件下供电系统安全管理遇到的新挑战31-41
• 2.4.1 电力设备可靠性监测31-33
• 2.4.2 风电出力预测精度33-38
• 2.4.3 含风电的供电系统调度策略38-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 基于层次分析法的风电并网条件下供电系统安全评估43-52
• 3.1 含风电的供电系统安全评估指标体系构建的基本原则43-44
• 3.2 安全评估指标体系的构建流程44
• 3.3 风电并网下供电系统安全管理评估体系构建44-46
• 3.3.1 电网安全稳定性指标44-46
• 3.3.2 设备安全综合性指标46
• 3.3.3 人员管理和培训指标及辅助指标46
• 3.4 基于层次分析法的含风电供电系统安全性评估46-50
• 3.4.1 建立递阶层次结构46-47
• 3.4.2 构造判断矩阵并赋值47-48
• 3.4.3 层次单排序与一致性检验48-50
• 3.4.4 层次总排序与一致性检验50
• 3.4.5 评估分析50
• 3.5 含风电供电系统安全管理核心技术50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 实证研究52-65
• 4.1 鄂尔多斯电网概况52-56
• 4.1.1 网架52-54
• 4.1.2 装机总量、输电线路及变电设备54-55
• 4.1.3 运行概况55-56
• 4.2 基于小波神经网络的电力设备温度监测56-57
• 4.2.1 电力设备温度监测56-57
• 4.2.2 实例分析57
• 4.3 基于MPGA优化的BP神经网络风电功率预测算法57-59
• 4.3.1 MPGABP风电功率预测技术57-59
• 4.4 含高渗透率风电供电系统的经济调度策略59-64
• 4.4.1 含风电的供电系统鲁棒经济调度策略59-61
• 4.4.2 实例分析61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 对策分析65-71
• 5.1 针对鄂尔多斯电网的安全管理建议65-67
• 5.1.1 专业管理方面65-66
• 5.1.2 设备管理方面66
• 5.1.3 技术监督方面66-67
• 5.1.4 指标管理方面67
• 5.2 风电并网条件下供电系统安全管理的一般对策与建议67-71
• 第6章 总结71-72
• 参考文献72-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文成果80

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