风电场对发电系统可靠性的影响及其容量可信度评估方法

摘要

在能源紧缺和环境污染双重压力的驱动下风力发电产业得到了快速发展,大功率风力发电机组和大规模风电场已经成为一种趋势,风电场并网的规模也不断扩大。但由于风速原动力的间歇性、波动性等自然属性,风电场并网会带来一些不同于常规机组并网的影响。因此,研究风电并网对电力系统可靠性的影响对大规模开发利用风能具有现实意义。
　　在运用威布尔分布模拟风速时,威布尔分布参数值的不同反映了不同的风资源状况。本文首先分析风电场风速威布尔变量的尺度参数c和形状参数k对不同性质可靠性指标表现出不同影响的根本原因,同时还研究风电穿透功率以及风力发电机组强迫停运率对系统可靠性的影响。文章以IEEE-RBTS为具体算例,采用序贯蒙特卡罗仿真方法并通过VC++编制程序来实现包含风电场的电力系统可靠性评估。仿真结果表明:系统的概率性可靠性指标仅对c的变化灵敏,而频率性指标对c和k都很灵敏;当风电穿透功率逐渐增大时,风电场的可靠性贡献趋向于接近某种饱和;风电机组的强迫停运率对可靠性的影响不大。
　　对风电场进行价值评估时必须解决的一个基本问题是衡量风电场的容量可信度。风电场的容量可信度是一个比较新的概念,有很多种定义方法和计算方法,本文对当前常用的各种方法进行了详细论述,并引入了单点割线法来计算风电场的容量可信度,该方法基于序贯蒙特卡罗仿真,以风电场的装机容量为初值通过单侧迭代计算逐步逼近真值。通过与中点分割法、简化牛顿法进行比较,结果表明单点割线法在初值选取和收敛性方面都有一定的优势。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.1.1 风力发电产业快速发展

1.1.2 风电并网带来的影响

1.2 风电场可靠性影响的研究内容与现状

1.2.1 电力系统可靠性评估方法的发展

1.2.2 计及风电场的电力系统可靠性评估研究情况

1.3 本文的主要研究工作

1.4 本章小结

第2章 电力系统可靠性评估基础和风电场发电模型

2.1 概述

2.2 电力系统可靠性评估基础

2.2.1 发电系统可靠性评估的方法

2.2.2 可靠性评估中的常用指标

2.2.3 用于发电系统可靠性评估的负荷模型

2.2.4 发电机组的计划检修问题

2.3 风电场发电可靠性模型

2.3.1 风电场风速模型

2.3.2 风电机组的功率特性曲线

2.3.3 风电机组运行状态的判定

2.4 本章小结

第3章 风电场对发电系统的可靠性影响分析

3.1 概述

3.2 计及风电场的发电系统可靠性分析

3.2.1 风速威布尔分布的形态分析

3.2.2 计及风电场的发电系统可靠性评估流程

3.3 算例分析

3.3.1 风电场风能资源特征对系统可靠性的影响分析

3.3.2 不同穿透功率下的风电场对发电系统的可靠性贡献

3.3.3 风电机组强迫停运率的影响分析

3.4 本章小结

第4章 风电场发电容量可信度及其评估方法

4.1 概述

4.2 风电场容量可信定义方法

4.2.1 等效固定容量

4.2.2 等效载荷能力

4.2.3 等效常规容量

4.2.4 保证容量

4.3 风电场容量可信度计算方法

4.3.1 迭代计算方法

4.3.2 非迭代计算方法

4.3.3 用单点割线法计算风电场容量可信度

4.4 算例分析

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文