风电功率时间序列模拟生成方法研究

摘要

大规模风电并网,对电力系统的可靠运行带来了新的挑战,其具有的强随机性和波动性,成为制约风电进一步发展的重要因素。目前,在电网扩展、常规发电容量、系统长期备用容量、储能设备及辅助服务需求等规划问题的研究中,常需要基于历史数据统计特征对未来风电功率时间序列进行模拟生成。如何比较逼真地模拟未来风电功率场景,并尽可能地消除或降低目前比较严重的弃风因素造成历史数据统计特征失真的不良影响,已经成为亟待解决的关键技术问题。本文在风电功率时间序列模拟方法及其评价标准、风电功率的弃风修补策略等方面开展了比较深入的研究,对攻克上述问题提供了比较好的技术手段。
　　风电功率时间序列模拟生成存在间接和直接两种方式。间接方式先模拟生成风速时间序列,再根据一定的风-电功率转换特性得到风电功率时间序列,其难点在于如何准确获取风电场的等效风-电功率转换关系。直接方式利用风电场输出功率历史数据建模以模拟未来风电场景,但容易受到人为弃风因素的影响,导致模拟结果可信度变差。本文在考虑历史数据统计特征的基础上,采用随机微分方程、通过数值积分的方式直接生成风电功率未来场景。同时,研究了如何对不同方法所生成的风电功率时间序列进行合理评价的问题,提出了功率平均值和标准差、功率水平概率分布、功率水平变化量概率分布、功率持续时间等评价指标,用于定量评估模拟风电功率时间序列与历史数据的吻合程度。
　　目前,我国的并网风电运行存在较为严重的弃风现象。若直接基于历史数据统计特征模拟生成风电功率时间序列,则容易导致模拟结果的可信度降低。为此,本文提出了一种弃风修补策略对风电功率历史数据统计特征进行一定程度的还原,然后再生成风电功率时间序列。算例结果表明,采用弃风修补策略后的模拟生成方法,符合预期效果,有助于在合理还原风电功率本来面貌的基础上提供更为可信的基础数据。
　　模拟生成的风电功率时间序列可以应用于电力系统的可靠性评估。本文最后利用前文提出的弃风修补策略及风电功率时间序列直接模拟生成方法,生成风电场风电功率场景,并将其应用于电力系统发电充裕度指标的计算。具体地,论文给出了运用非序贯蒙特卡洛方法进行发电充裕度评估的步骤,并通过算例检验了模拟生成数据在充裕度指标计算中的作用。
　　本文工作得到国家高技术研究发展计划(863计划)重大项目《高渗透率间歇性能源的区域电网关键技术研究和示范》(2011AA05A105)的资助。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的与意义

1.2 国内外在该方向的研究现状

1.3 风力发电中的弃风现象

1.4 本文主要研究内容

第2章 风电功率时间序列模拟生成方法与评价指标

2.1 引言

2.2 风电功率时间序列的间接模拟生成方法

2.3 风电功率时间序列的直接模拟生成方法

2.4 模拟风电功率时间序列的评价指标

2.5 算例分析

2.6 本章小结

第3章 考虑弃风因素的风电功率统计特性修补策略

3.1 引言

3.2 风电功率统计特性修补的基本思路

3.3 风电功率统计特性修补的基本原则

3.4 风电功率统计特性修补方法

3.5 算例分析

3.6 本章小结

第4章 含风电场电力系统的发电充裕度评估

4.1 引言

4.2 电力系统发电充裕度评估指标

4.3 考虑风电接入的发电充裕度评估

4.4 算例分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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