含间歇性电源的电力系统无功电压调整

摘要

风电、光伏发电、小水电三种电源具有较强的随机性和间歇性，其大规模并网对电网的电压运行产生很强的负面影响。重点分析风电、小水电两类间歇性电源并网的系统无功电压运行特性，提出考虑间歇性电源出力随机性影响的电网无功电压调整方法。
　　 基于给定的不同风速值和基于风速概率分布两种情况，通过交替迭代方法的确定性潮流计算和半不变量法的概率潮流计算，分析风电随机性对电网各节点电压的影响机理，并说明风电场进行无功补偿的必要性。径流式小水电的出力受季节性来水量的不确定性影响较大，深入研究典型径流式小水电并网系统，运用电力系统分析综合程序进行潮流仿真和电压问题的分析，并提出解决新宁小水电系统电压偏高问题的无功电压调整方法。
　　 上述间歇性电源并网的电力系统无功电压问题是基于确定性无功优化方法在出力预测值下解决。由于风电出力随机性使得按确定性方法所求得的风电出力预测值下的系统无功优化最优解不再是最优状态，但其随机性变化必临近该状态，因此提出将该状态作为无功优化基准运行状态，进行无功最优的状态调整。计算基准运行状态的潮流雅克比矩阵，将潮流方程在该基准运行状态线性化，获得该状态的线性化的无功修正方程。风电场节点在基准运行状态的无功修正量因风电的预测偏差随机变化，构造风电场节点的无功修正随机函数，并引入超分位数方法计量其随机性，得到该函数的超分位数表达，将超分位数的无功修正随机函数作为不等式约束，以各发电机有功出力总的调整量最小为目标函数，建立无功最优的状态调整模型。对于含有随机变量积分的计算，采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合求解模型，IEEE30节点含风电系统算例仿真，得到不同置信水平和不同超分位数的无功电压及其运行状态调整，为系统的经济安全运行提供更多决策信息，同时也验证了模型在解决间歇性电源并网的系统无功电压调整问题的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景

1．2 研究的意义

1．3 无功电压调整的内容

1．4 国内外研究现状

1．4．1 确定性的无功优化方法

1．4．2 不确定性无功优化方法

1．5 研究的主要思路和工作

1．5．1 主要思路

1．5．2 主要工作

第二章 间歇性电源对电网电压影响分析

2．1 风电并网的电力系统潮流计算

2．1．1 异步风电机内部等值电路

2．1．2 交替迭代法的确定性潮流计算原理

2．1．3 基于半不变量法的概率潮流计算原理

2．1．4 算例分析

2．2 径流式小水电系统电压问题仿真与无功电压调整

2．2．1 丰小、枯大运行方式下仿真分析

2．2．2 小水电系统无功电压调整措施

2．2．3 三种方案的经济技术比较

2．3 本章小结

第三章 含风电系统的无功优化状态调整模型

3．1 基于风电预测值的系统传统无功优化与基准运行状态

3．1．1 基于风电预测值的系统传统无功优化

3．1．2 含风电场电力系统无功优化基准运行状态

3．2 基准运行状态的系统无功修正方程

3．3 含风电系统的无功优化状态调整模型

3．4 本章小结

第四章 超分位数方法及其计算原理

4．1 分位数与超分位数

4．1．1 分位数与风险价值(VaR)

4．1．2 超分位数与条件风险价值(CVaR)

4．2 超分位数表达形式及其变换

4．3 蒙特卡罗抽样近似模拟计算超分位数

4．4 本章小结

第五章 含风电系统无功优化状态调整及其超分位数方法

5．1 风电场节点无功修正随机函数

5．2 风电场节点的超分位数无功修正随机函数约束

5．2．1 风电场出口注入无功功率预测随机偏差

5．2．2 超分位数无功修正随机函数约束

5．3 超分位数方法的含风电系统无功优化状态调整模型

5．3．1 目标函数

5．3．2 约束条件

5．3．3 超分位数方法的含风电系统无功优化状态调整模型

5．4 算例分析

5．4．1 仿真系统

5．4．2 仿真结果及分析

5．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文目录

附录B 攻读硕士学位期间参加的相关课题

附录C 新宁县小水电系统数据