计及相关性的间歇式能源置信容量评估

摘要

近年来，随着全球变暖和化石燃料的衰竭，风、光等间歇式可再生能源在替代传统能源方面起到了重要作用。然而，间歇式能源具有易变、不稳定的特性，它们的大量接入会给电力系统的可靠性带来不同于常规机组的影响，这就需要对间歇式能源可带来的容量效益即置信容量进行评估。此外，随着间歇式能源渗透率逐渐增高，如果仅仅考虑单个间歇式能源场站的置信容量实际意义不大，而应综合考虑各间歇式能源电源出力的相关性，研究广域区间内多个间歇式能源的协调运作集中并入电网的综合置信容量。针对目前电网中间歇式能源大规模投入的现状，本文提出一种可以计及间歇式能源相关性的置信容量评估方法。
　　提出计及相关性的多风电场联合出力模型。该模型综合考虑风速、尾流效应、风电装换等因素。在对风速进行建模时，首先利用Copula多元分布模型，获取多个风速序列间的空间相关特性，进而利用ARMA模型构建单一风速序列的时间相依特性，最后，撷取ARMA模型的时序特性和Copula分布模型的空间相依特性，构建Copula-ARMA多元时序风速模型。
　　提出计及相关性的风电场光伏电站联合出力模型。模型综合考虑了风速、光辐射强度、温度等客观环境因素，同时计及两种间歇式能源发电技术的能量转换关系。考虑到光伏电站的昼夜特性，分别建立昼间和夜间的风电场光伏电站联合出力模型。昼间模型采用与多元风速类似的Copula-ARMA多元时序风速-光辐射强度序列模型，夜间考虑到光伏电站的出力近似为零，只对风速序列采用ARMA模型。
　　提出间歇式能源可靠性及置信容量评估模型。该模型首先采用时序Monte Carlo模拟法评估含间歇式能源的系统可靠性，进而利用弦截法评估间歇式能源的置信容量，最后通过IEEE-RBTS测试系统算例，分析多种不确定因素对间歇式能源置信容量的影响。结果表明:提出的计及相关性的间歇式能源出力模型可直接用于间歇式能源综合置信容量评估，间歇式能源的出力模型、出力间的相关性以及容量配置方式等对间歇式能源的综合置信容量有不可忽略的影响。评估结果可为含大规模间歇式能源的联合发电系统的规划与发展提供直接可靠的依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 单个间歇式能源出力模拟方法

1．2．2 间歇式能源出力相关性研究现状

1．2．3 含间歇式能源的系统可靠性评估

1．2．4 间歇式能源置信容量评估方法

1．3 本文的主要研究工作

第二章 多元序列相关性建模理论与方法

2．1 引言

2．2 一元序列的自相关性建模

2．2．1 ARMA模型

2．2．2 ARMA模型的构造方法

2．3 多元序列的互相关性建模

2．3．1 Copula函数的定义与分类

2．3．2 Copllla模型的构建方法

2．3．3 Copula模型的估计和检验

2．4 本章小结

第三章 计及相关性的多风电场联合出力模型

3．1 引言

3．2 风电场出力建模

3．2．1 影响风电场出力的主要因素

3．2．2 风电转换模型

3．3 基于Copula理论的多元风速序列相关性建模

3．3．1 二元风速分布模型

3．3．2 多元风速分布模型

3．4 ARMA时序风速模型

3．5 Copula-ARMA多元时序风速模型

3．5．1 Copula-ARMA模型

3．5．2 多元相依时序风速模拟过程

3．6 模型验证

3．7 本章小结

第四章 计及相关性的风电场光伏电站联合出力建模

4．1 引言

4．2 光伏电站出力建模

4．2．1 光伏电站出力的影响因素

4．2．2 光电转换模型

4．3 温度建模

4．4 光辐射强度序列昼夜分离及合并方法

4．5 计及相关性的风速、光辐射强度序列建模

4．5．1 风速、光辐射强度联合概率分布模型

4．5．2 风速、光辐射强度序列的ARMA模型

4．5．3 风速、光辐射强度序列Copllla-ARMA模型

4．6 本章小结

第五章 间歇式能源可靠性分析及其置信容量评估

5．1 引言

5．2 含间歇式能源的电力系统可靠性评估

5．2．1 发电可靠性评估指标

5．2．2 可靠性评估方法

5．2．3 可靠性模型

5．3 间歇能源置信容量评估

5．3．1 间歇式能源置信容量评估指标

5．3．2 基于ELCC的间歇式能源置信容量定义

5．3．3 基于弦截法的置信容量评估流程

5．4 IEEE-RBTS系统算例

5．4．1 广域多风电场置信容量评估

5．4．2 风电场光伏电站置信容量评估

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献