风电及抽水蓄能电站容量规划方法研究

【摘要】：电力系统调峰矛盾日趋凸显给电力系统规划运行带来了一系列的问题,也使得将调峰能力纳入电力系统规划中统筹考虑成为必要,电力系统调峰裕度分析成为调峰规划的必要手段。在系统中抽水蓄能电站作为良好的调峰电源一直发挥着重要的作用,而近年来随着大规模风电容量接入系统也使得进一步挖掘系统调峰能力成为必要的研究课题。如何更好地引导系统中包括抽水蓄能电站在内的调峰电源的建设,增强电网的调峰能力,是提高系统调峰能力的重要举措；如何合理规划风电并网的容量,也关系到整个电力系统能否更好地发挥节能减排作用、提高可再生能源利用水平、以及使系统更优化运行的一系列问题。论文从调峰的角度出发,研究风电及抽水蓄能电站容量规划方法,围绕电力系统调峰裕度要求,建立规划模型对系统中抽水蓄能电站和风电场的最优装机容量问题进行研究。在当前我国电力系统调峰问题较为突出和风电大规模接入的大环境下,论文研究不仅具有学术价值,同时具有现实意义。 论文的主要研究工作和取得的创新成果如下： 结合当前出现调峰矛盾的电网的调峰特征,尤其是结合风电机组接入系统后“逆调峰”的具体表现,提出调峰裕度的概念。将系统调峰是否充裕体现为能否满足两个指标：调峰容量指标和系统综合爬坡率指标。同时针对两个指标,分别采用累积停运概率和最小剩余速度模型提出了相应的分析方法,此分析方法不仅能够体现系统对调峰容量的需求,也能够体现系统负荷需求的时序变化信息,并通过算例分析验证了模型和方法的适用性和有效性。 基于抽水蓄能电站具有更大调峰容量的特点,提出了系统调峰容量比的概念。将满足系统调峰容量比作为抽水蓄能电站调峰运行的约束之一,建立了以最小费用为目标的抽水蓄能电站规划方法。在求解算法上,提出了首先结合系统调峰运行要求研究系统运行机组配置方案,继而在符合系统运行条件的机组运行配置方案中考虑机组检修的影响以确定最终装机容量的求解方法,打破了以往规划方法中首先确定系统装机容量,再根据运行要求对系统装机容量进行修正的经典求解过程。针对抽水蓄能电站可能产生的静态效益,论文将抽水蓄能电站静态效益纳入规划模型中,并分析了其对规划结果产生的影响大小。通过某实际电力系统验证了所提规划模型和算法的有效性。 针对风电场接入对系统调峰能力的影响,分析了同一来风区域内单风电场和多风电场出力特性的区别。借助于所提出的风电场发电系数和弃风系数概念,研究风电场出力特性对系统调峰的影响,提出了基于系统调峰容量和调峰速度约束的风电装机最优容量规划方法。模型以使风电场净效益最大为目标,采用迭代方法进行求解,通过算例分析验证了算法的有效性,同时也验证了由于对调峰造成的影响不同,使得规划模型作用于单风电场和多风电场所形成的规划结果的不同。 考虑到大规模风电并网之后带来的调峰困难,提出了风电-抽水蓄能电站联合规划方法,该规划模型建立在满足系统调峰需求且不需要系统装设过多备用容量的条件之上,使系统尽可能多的接纳风电场发电量,达到风电场-抽水蓄能电站的综合经济效益最大的规划目的。该方法对目前风电-抽水蓄能电站联合规划时单纯以最优化系统运行方式为目标的规划方法进行了补充,能够在满足系统调峰优化运行条件下兼顾风电-抽水蓄能电站的综合经济效益。 可靠性评价不仅用于评估电力系统规划的效果,也可作为电力系统规划的约束而被采用到系统规划模型之中。针对当前广泛使用的等效电量函数法基础之上的电力系统随机生产模拟方法,论文针对抽水蓄能电站受资源条件限制从而发电量不能随意增大的实际,提出了离散电量函数法用于对电力系统的可靠性进行评估,不但保留了等效电量函数法全面涵盖机组运行状态的优点,也充分考虑到发电量受限机组的运行特点。当风电场接入电力系统或要考虑系统网络约束或输电系统故障对系统可靠性的影响时,提出了最小切负荷模型目标的蒙特卡洛模拟方法对系统可靠性进行评估,并通过IEEE30节点算例分析验证了所提模型和方法的有效性。 【关键词】：调峰裕度 调峰容量 爬坡率 抽水蓄能电站 风电场 调峰容量比 电力系统可靠性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV743;TM614
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 绪论15-24
• 1.1 研究背景和意义15-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.2.1 系统调峰能力分析与评估研究17-19
• 1.2.2 抽水蓄能机组容量规划方法研究19-20
• 1.2.3 风电场容量规划方法研究20-21
• 1.2.4 含风电及抽水蓄能电站的系统可靠性研究21
• 1.3 本文的主要工作21-24
• 第2章 系统调峰裕度分析方法研究24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 影响系统调峰能力的因素分析24-26
• 2.3 系统调峰裕度分析方法26-31
• 2.3.1 系统调峰需求26-28
• 2.3.2 系统调峰容量裕度的累积停运概率分析方法28-29
• 2.3.3 最小剩余速度模型的系统爬坡率裕度分析29-31
• 2.4 算例分析31-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 抽水蓄能机组容量规划方法研究37-52
• 3.1 引言37-38
• 3.2 基于系统调峰容量比的抽水蓄能电站容量规划方法38-46
• 3.2.1 调峰容量比的定义38-39
• 3.2.2 抽水蓄能效益在规划模型中的考虑39-40
• 3.2.3 规划模型40-44
• 3.2.4 算例及分析44-46
• 3.3 抽水蓄能电站节煤效益对电站容量的贡献分析46-51
• 3.3.1 节煤效益建模46-49
• 3.3.2 算例分析49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 风电场容量规划方法研究52-79
• 4.1 引言52-53
• 4.2 风电场出力特性分析53-59
• 4.2.1 多风电场出力相关性分析53-56
• 4.2.2 多风电场与单风电场出力特性分析比较56-59
• 4.3 满足调峰约束的风电场容量规划方法59-70
• 4.3.1 风电场出力对系统调峰裕度的影响分析59-62
• 4.3.2 发电系数与弃风系数的定义62-63
• 4.3.3 规划模型的建立63-65
• 4.3.4 模型求解过程65
• 4.3.5 算例及分析65-70
• 4.4 风电-抽水蓄能电站联合规划方法研究70-77
• 4.4.1 规划模型的建立71-73
• 4.4.2 风电-抽水蓄能电站联合运行收益分析73-75
• 4.4.3 算例分析75-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 含风电及抽蓄电站的系统可靠性评价方法研究79-93
• 5.1 引言79-80
• 5.2 改进的离散电量函数法系统可靠性评估研究80-86
• 5.2.1 等效电量函数模型80-83
• 5.2.2 离散电量函数模型83-85
• 5.2.3 算例分析85-86
• 5.3 蒙特卡洛模拟的系统可靠性分析模型86-92
• 5.3.1 蒙特卡洛模拟风电场出力过程87
• 5.3.2 基于蒙特卡洛模拟的含风电机组的发输电系统可靠性评估87-89
• 5.3.3 算例分析89-92
• 5.4 本章小结92-93
• 第6章 总结与展望93-96
• 参考文献96-104
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果104-105
• 攻读博士学位期间参加的科研工作105-106
• 致谢106-107
• 作者简介107

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

天荒坪抽水蓄能电站的调度运行原则    曾兆祺

基于电网总体发电成本最小原则的调峰负荷优化分配    江宁

计及负荷损失费用的含风电场发输电系统可靠性评估    张粒子;王茜;

基于蒙特卡罗仿真和非线性规划技术的输电系统充裕度评估    周欣;刘明波;谢敏;

计及风电场的发输电可靠性评估    姜文;严正;杨建林;

分布式抽水蓄能系统的运营策略及其效益评估    王学良;于继来;

风电并网后电力系统可靠性评估和备用优化研究    余民;杨旻宸;蒋传文;蒋小亮;李子林;

国产300MW火电机组调峰方式研究    刘兴军;郝俊利;

水电站调峰运行态势分析模式和方法    裘杏莲,戴国瑞

电力系统规划建模问题探讨    张文泉,李彦斌,靳昶,赖清平

计及风力发电的电力系统可靠性与动态经济调度研究    姜文

含风电场的电力系统可靠性与规划问题的研究    吴义纯

基于蒙特卡罗方法的电力系统可靠性评估    宋晓通

风电接入对电网的影响及对策研究    孙巍

AGC机组调配经济性的遗传算法研究    潘杨;柯姗姗;

基于相关机会模型对电网接纳风电能力的研究    乔嘉赓;林勇;

风电场无功分层配置的思考与例证    闫忠平;刘平;黄天啸;雷为民;梁玉枝;王丰;

火电机组煤耗率优化分析    洪钧

风电穿透功率极限的二阶泰勒展开式搜索方法    刘建新;牛永志;杨宏;

基于需求响应的风电消纳机会约束模型研究    艾欣;刘晓;

基于多尺度小波分解和时间序列法的风电场风速预测    李东福;董雷;礼晓飞;廖毅;

抽水蓄能电站动态效益评价    王现勋;梅亚东;段文辉;杨娜;

湖北抽水蓄能电站发展思考    白勇;

基于小世界网络的PSO算法在电力系统中的应用    唐京瑞;毕贵红;王曦;

基于电动汽车集中充电的风电消纳模式研究    冯利民;李群英;姚志忠;李成钢;

Operation Control of Flywheel Energy Storage System with Wind Farm    

含风电场电力系统潮流计算    吴义纯;丁明;张立军;

蚁群-粒子群结合算法在机组优化组合中的应用    肖刚;李守智;王选宏;肖瑞;

提高机组组合问题动态规划算法效率的有效方法    赖晓平;王冰;

关于风电场风速分布参数的确定    祝明佳;崔扬;黎平;

抽水蓄能电站静动态效益评估研究综述    

抽水蓄能电站事故备用效益评估    娄素华;吴耀武;

具有变量范围约束的电力系统潮流算法及其应用    丘文千;

大型电站负荷优化分配研究    张春发;赵宁;王惠杰;李利平;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

能效电厂理论与综合资源战略规划模型研究    周景宏

风电场与输电网协调规划的模型和方法研究    王茜

微网系统的运行优化与能量管理研究    张颖媛

风电规律预测及对电网运行影响的研究    李智

大规模风电场群联网的源网协调性研究    崔杨

内蒙古电网大规模风电入网的运行分析及调度方案设计    侯佑华

计及网络安全约束和风力发电的机组组合问题的研究    谢毓广

双馈风电机组的暂态行为及其对电力系统稳定性影响    郝正航

变速定桨风力发电系统控制技术研究    陈杰

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

大规模风电并网条件下提高电力系统调峰能力的研究    孙亮

飞轮储能技术应用于风力发电系统的仿真研究    王黎

考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究    周志飞

风电价格政策分析及其评价    裴小妮

风电场动态无功补偿方案设计    冯凯辉

基于成本效益分析的分布式电源规划    韩磊

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

风力发电机测试系统设计及数据处理研究    贾丽

强风作用下大功率风力机的振动响应研究    张彪

大型并网风电机组动态无功补偿装置的研究    陈实,谢少军

调峰电站技术经济特性的分析与探讨    余建平

电力系统机组组合中Kuhn-Tucker最优性条件的扩展应用    张建平;

分布式发电系统可靠性评估及管理研究    郑琳;

含风电场的电力系统节能减排优化调度研究    栾士岩;蒋传文;张焰;俞国勤;林一;

田湾核电站失去外电源的概率风险评估    宋云亭,郭永基,鲁宗相,盛维兰

压水堆核电站负荷跟踪的研究    邬国伟,陶谨

大型电力系统可靠性评价体系(Ⅰ)指标定义    孙昕,丁明,黄福林

采用重点抽样方法的电力系统概率仿真    李生虎,丁明,杜雪樵

变速恒频交流励磁风力发电机系统研究    黄明川,高衡初

计及网络安全约束和风力发电的机组组合问题的研究    谢毓广

变速恒频风电机组并网运行模型研究及其应用    申洪

含风电场的电力系统可靠性与规划问题的研究    吴义纯

关于电力系统动态最优潮流的几种模型与算法研究    刘方

电力系统电压失稳风险评估及调控方法研究    安天瑜

计及风电场容量可信度的电力系统可靠性研究    张硕

含风电场的电力系统动态经济调度问题研究    周玮

大型风电场并网的有关技术研究    张学凯

大型风电场并网方案评估    陈艳旭

基于可信性理论含规模化风电的机组组合问题研究    孙翠英

电力负荷多目标期望值优化分配问题研究    孙静

基于PSCAD/EMTDC的变速风电机组控制系统仿真研究    冯双磊

风电场并网分析的稳态算法与动态仿真研究    胡卫红

电网规划中负荷预测的分析与研究    陈国栋

基于改进鱼群与粒子群混合算法的机组优化组合研究    都伟杰

大规模风电并网对系统频率影响分析    蒋大伟

以调峰能力为约束的辽宁电网风电接纳能力研究    赵冰

考察广东核电及抽水蓄能电站的启迪    周全仁

山西电网发展抽水蓄能电站的必要性    姬秀真

我国抽水蓄能电站发展问题探讨    赵永生

安徽电网建设抽水蓄能电站的必要性    叶肇基

大型抽水蓄能机组的技术进展及其在我国的发展前景    戴庆忠

抽水蓄能电站在电力系统中的作用    张挺

广东抽水蓄能电站考察    梁强,杨列銮,孙宾堂

意大利抽水蓄能电站发展概况简介    杨彦平;

美国 Summit 抽水蓄能电站效益评价和经营分析    罗绍基

抽水蓄能电站经济效益分析    宋毅

抽水蓄能电站是实现坚强智能电网的有力保证    张琪;董化宏;唐修波;

建设抽水蓄能电站解决风电消纳经济性分析    靳亚东;董化宏;马登清;

蒙东地区配合风电外送抽水蓄能电站合理规模探讨    董化宏;靳亚东;王朝阳;

周调节性能抽水蓄能电站在京津唐电力系统中的效益分析    王婷婷;谢勇刚;

抽水蓄能电站与风电联合运营——发展清洁能源的一种有效途径    汪聿为;胡亚益;

我国抽水蓄能电站计算机监控和继电保护综述    姜树德;

溧阳抽水蓄能电站机组设备招议标采购的策划和实践    刘徽;章存建;高从闯;陈忠宾;

抽水蓄能电站与风电联合运营——发展清洁能源的一种有效途径    汪聿为;胡亚益;

日本抽水蓄能电站建设的环境保护设计介绍——小丸川抽水蓄能电站建设中的生物多样性保护对策    郭洁;王涛;谢勇刚;

抽水蓄能电站枢纽布置    邱彬如;吕明治;

我省尝试建抽水蓄能电站    记者 卢文军

国家能源局召开首次抽水蓄能电站建设工作座谈会    于洪海

确保抽水蓄能电站主厂房机载荷试验    记者 唐伟　通讯员 黄林

福建首座抽水蓄能电站主体工程开工    通讯员 王润胜　唐健真

努力做到“三个确保，一个力争”    徐仲庭　万年仔

我国还将建一定规模的抽水蓄能电站    记者 朱永旗

溧阳抽水蓄能电站昨日开工建设    汤正洪　吴昌红

省内首座抽水蓄能电站主体工程开工    记者 王永珍

浙江仙居抽水蓄能电站工程开工    记者 刘绍翔　王克勇

辽河石化水工沥青被呼和浩特抽水蓄能电站选中    许萍萍 黄鹤

风电及抽水蓄能电站容量规划方法研究    曹昉

抽水蓄能电站旋转备用容量电价研究    程芳

带MGV装置的抽水蓄能过渡过程仿真及其应用    邵卫云

抽水蓄能电站水力过渡过程调节控制研究    王林锁

市场条件下抽水蓄能电站动态效益的定量评价研究    方军

市场条件下抽水蓄能电站效益综合评价及运营模式研究    孙薇

核电站与抽水蓄能电站的数学建模及联合运行研究    高慧敏

大坝安全监测及厂房动力反演分析模型研究    陈维江

电力系统恢复辅助决策方法研究与系统开发    王春义

三岔管水流数值模拟及水流特性研究    杨校礼

抽水蓄能电站效益综合评价研究    顾晓亮

抽水蓄能、风力和光伏电站群联合运行研究    郭伟钊

基于改进自适应混合遗传算法的抽水蓄能电站厂内运行优化    江涛

抽水蓄能电站卜型岔管水力特性数值模拟研究    武燕蕾

抽水蓄能电站盖板竖井式进/出水口水力特性研究    宋慧芳

抽水蓄能电站经济性评价及产业政策研究    魏昭峰

抽水蓄能电站竖井式进/出水口数值模拟    刘健

抽水蓄能电站的投融资体制研究    李衡

抽水蓄能电站经济运行的分析与探讨    王冲

我国抽水蓄能电站管理体制改革研究    胡锐