计及相关性的光伏电站容量可信度评估

【摘要】：由于随着能源危机和环境问题日益突出，太阳能的开发和利用已经受到世界各国越来越多的关注。太阳能是一种不稳定的能源，光伏发电的大规模接入必然会对电力系统可靠性产生与常规能源不同的影响。除此之外，光伏发电又表现出与风电等其他能源不同的出力特性，光伏电站出力具有明显的昼夜变化特性，与负荷波动具有更强的相关性，多数情况下可以发挥削峰作用，具有较高的容量价值。因此，研究光伏电站对电力系统可靠性的影响以及光伏发电的容量价值，对电力系统规划具有重要的理论指导意义和实际应用价值。 提出一种含光伏电站的发电系统分时段可靠性评估模型。考虑光伏出力的多样性，采用比例分摊法建立光伏电站出力的多状态模型；基于该模型，计及光伏出力的昼夜特性，提出一种基于非时序Monte Carlo模拟的含光伏电站的发电系统分时段可靠性评估模型，实现白天和全年可靠性指标的独立计算。采用IEEE-RBTS测试系统，建立了光伏出力模型和可靠性评估模型，并分析了光伏电站出力模型的状态数、太阳能辐照度以及光伏发电渗透率对系统可靠性的影响。 建立了一种计及负荷和光伏出力相关性的负荷-光伏联合多状态模型。基于光伏电站出力序列和负荷序列样本，应用二维离散联合概率分布建立了一种计及负荷和光伏出力相关性的负荷-光伏联合多状态模型。首先，对负荷序列和光伏出力序列进行聚类，得到负荷和光伏出力的多状态模型；然后，利用联合概率函数，建立负荷-光伏出力二维离散概率分布；最后，利用条件概率公式，计算各级负荷水平下的光伏的出力及概率分布。该模型完全基于样本驱动，能真实反映样本中存在的相关性信息。将该模型应用于含光伏电站的发电系统可靠性评估，结果表明：负荷和光伏出力的相关性对系统可靠性有积极影响。 结合光伏发电昼夜交替特性，提出光伏电站昼状态和全状态容量可信度的概念；基于此，提出计及相关性的光伏电站容量可信度评估框架，建立一种基于弦截法的容量可信度计算模型。分别依据等LOLE准则和等LOEE准则，将该模型应用到RBTS测试系统中。结果表明：本文提出的模型和方法能有效地用于光伏电站容量可信度计算；忽略负荷与光伏出力的相关性将对光伏电站容量可信度做出保守估计。 【关键词】：光伏发电 可靠性分析 蒙特卡罗模拟 相关性 容量可信度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.2 光伏发电发展现状10-15
• 1.2.1 太阳能资源及光伏发电系统10-11
• 1.2.2 国内外光伏发电概述11-14
• 1.2.3 光伏发电存在的问题14-15
• 1.3 含光伏电站的发电系统可靠性评估15-17
• 1.3.1 光伏电站出力模型15-17
• 1.3.2 含光伏电站的发电系统可靠性评估模型17
• 1.4 光伏出力-负荷相关性模型研究17-18
• 1.5 光伏容量可信度评估研究现状18-19
• 1.6 本文主要研究内容19-21
• 2 含光伏电站的发电系统分时段可靠性评估21-41
• 2.1 引言21-22
• 2.2 电力系统可靠性评估基础22-26
• 2.2.1 可靠性基本定义22
• 2.2.2 电力系统可靠性评估方法22-25
• 2.2.3 发电系统可靠性评估指标25-26
• 2.3 光伏电站出力模型26-29
• 2.3.1 光伏发电基础26-28
• 2.3.2 光电转换模型28
• 2.3.3 光伏出力多状态模型28-29
• 2.4 基于非时序 Monte Carlo 的光伏并网系统可靠性评估模型29-33
• 2.4.1 光伏并网系统可靠性评估体系29-30
• 2.4.2 负荷模型30-31
• 2.4.3 常规机组模型31
• 2.4.4 含光伏电站的电力系统分时可靠性评估模型31-33
• 2.5 算例分析33-39
• 2.5.1 光伏出力多状态模型34-36
• 2.5.2 不同评估方法下的可靠性指标36-37
• 2.5.3 太阳辐照度对系统可靠性的影响37-38
• 2.5.4 渗透率对系统可靠性的影响38-39
• 2.6 本章小结39-41
• 3 计及相关性的含光伏电站的发电系统可靠性评估41-53
• 3.1 引言41-42
• 3.2 相关系数和联合多状态模型42-44
• 3.2.1 相关系数42-43
• 3.2.2 离散联合多状态模型43-44
• 3.3 计及相关性的含光伏电站的发电系统可靠性评估44-46
• 3.4 算例分析46-52
• 3.4.1 相关性对可靠性的影响46-48
• 3.4.2 不同相关条件对可靠性的影响48
• 3.4.3 不同峰荷水平下相关性影响分析48-50
• 3.4.4 不同装机容量下相关性影响分析50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 计及相关性的光伏发电容量可信度评估53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 光伏发电容量可信度定义54-58
• 4.2.1 有效载荷能力54-55
• 4.2.2 等效常规机组容量55-58
• 4.3 光伏电站容量可信度评估58-59
• 4.3.1 可靠性与负荷等级的关系58
• 4.3.2 评价指标58-59
• 4.4 光伏电站容量可信度评估流程59-61
• 4.4.1 评估模型59-60
• 4.4.2 ELCC 的计算60-61
• 4.4.3 GR的计算61
• 4.5 算例分析61-65
• 4.5.1 全状态和昼状态容量可信度61-62
• 4.5.2 相关性对容量可信度的影响62
• 4.5.3 可靠性指标对容量可信度的影响62-63
• 4.5.4 渗透率对容量可信度的影响63-64
• 4.5.5 FOR 对容量可信度的影响64-65
• 4.6 本章小结65-67
• 5 结论和展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 附录75-77

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