考虑旋转备用效益的含风电系统机组组合优化模型研究

【摘要】：旋转备用配置以保证电力系统安全、可靠运行为目的,风电并网增加了系统中的不确定性因素,需要额外的旋转备用以维持负荷的动态平衡。免费的旋转备用会降低发电商的积极性,导致系统旋转备用不足。本文首先通过分别对机组故障停运、负荷预测偏差和风电预测偏差三种影响系统可靠性的不确定性因素建模,定性分析不确定性因素影响下,可靠性和旋转备用之间的关系；然后从整个系统的角度出发,考虑发电侧和用户侧的互动关系,对旋转备用购买成本与社会效益的计算方法进行了分析；最后,在电力市场机制下权衡各方利益,以综合运行费用最小为目标,建立了考虑旋转备用效益的含风电系统机组组合优化模型。 在模型建立过程中,本文进一步将可靠性的概念进行扩展,提出系统加权可靠性的概念,将其引入到约束条件中,并给出了一种基于数值积分的可靠性指标计算新方法来代替传统的随机模拟方法。 针对本文建立的模型,根据机组组合问题原理将其分为两层,外层机组优化组合采用社会认知算法,内层负荷经济分配采用粒子群算法。结合算法本质,以提高算法全局搜索能力为目的,兼顾对算法效率的影响,分别改进了认知过程和搜索能力,提出了SCO-PSO混合算法,通过算例验证了算法的可行性和有效性。 最后,以旋转备用容量配置为主线,从多个角度对本文模型进行灵敏度定量分析,得到影响旋转备用优化结果的几个重点影响因素,并分析了其相关程度,同时也为本文模型的合理性提供了有力依据。 【关键词】：风电 机组组合 旋转备用效益 可靠性 不确定性因素 算法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外风电发展现状10-11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 旋转备用优化的机组组合模型12-13
• 1.3.2 机组组合问题的求解方法13-14
• 1.3.3 目前存在的问题14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-16
• 第2章 电力系统可靠性及其不确定性因素16-24
• 2.1 电力系统可靠性的基本原理16-18
• 2.1.1 电力系统可靠性概述16-17
• 2.1.2 可靠性指标及旋转备用配置机理17-18
• 2.2 不确定性因素分析与建模18-21
• 2.2.1 常规发电机组不确定性建模18-19
• 2.2.2 风电功率不确定性建模19-20
• 2.2.3 负荷与净负荷预测偏差建模20-21
• 2.3 不确定性因素的灵敏度定性分析21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 含风电系统旋转备用优化的机组组合模型24-34
• 3.1 含风电系统机组组合问题24-27
• 3.1.1 电力系统优化调度中的机组组合问题24
• 3.1.2 含风电系统机组组合问题的数学描述24-27
• 3.2 电力市场中的旋转备用成本分析和效益计算27-30
• 3.2.1 旋转备用机会成本及价格分析27-28
• 3.2.2 旋转备用效益分析与可靠性指标计算28-30
• 3.3 考虑可靠性和旋转备用效益的含风电系统机组组合模型30-33
• 3.3.1 目标函数31
• 3.3.2 约束条件31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 基于混合算法的含风电系统机组组合求解34-52
• 4.1 社会认知算法(SCO)及粒子群算法(PSO)34-39
• 4.1.1 社会认知算法基本原理及其改进34-37
• 4.1.2 粒子群算法基本理论及其改进37-39
• 4.2 改进SCO算法在机组优化组合中的应用39-45
• 4.2.1 行为个体在机组问题中的认知过程40-41
• 4.2.2 0-1变量的领域搜索41-42
• 4.2.3 可行解生成过程42
• 4.2.4 爬坡率初步校验42-44
• 4.2.5 算法整体流程图44-45
• 4.3 改进PSO算法在负荷经济分配中的应用45-51
• 4.3.1 粒子编码方式和适应度函数选择45-47
• 4.3.2 约束条件的处理47-49
• 4.3.3 提高算法全局搜索能力49-50
• 4.3.4 算法整体流程50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 算例及分析52-61
• 5.1 系统参数设置52-53
• 5.2 算法参数选取53-54
• 5.3 算例结果与分析54-60
• 5.3.1 最优负荷分配表54-55
• 5.3.2 不同系统可靠性约束下的结果分析55-57
• 5.3.3 各时段的系统可靠性情况分析57-58
• 5.3.4 系统单位停电损失费用与旋转备用容量的关系58
• 5.3.5 系统可靠性要求与旋转备用容量的关系58-59
• 5.3.6 风电不确定性与旋转备用容量的关系59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 结论与展望61-63
• 6.1 结论61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作66-67
• 致谢67

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