区域多风场接入电网的相关问题研究

摘要

近几年来，为了缓解全球能源短缺及环境污染危机，可再生能源的应用得到了迅速开展及推广。风能由于其分布广泛等等优势成为人类日常生活中最常见的一种可再生能源。然而，风电具有随机性、间歇性和不可控性等特点，随着风电单机容量地不断增大、风电场并网规模地不断扩大，区域多风场接入电网的相关问题研究就变得迫切需要了。
　　因此，本文分析了国内外风电的研究现状，采用江苏盐城、南通地区多个风电场的实测运行数据，分析了江苏现有风电场的运行特性;基于M-Copula理论建立区域多个风电场间出力相关关系模型;对考虑相关性的区域多风电场短期功率进行了预测;评估了计及相关性的区域多风电场入网后系统的可靠性;最后，引出了提高风电消纳能力的思考。本文研究的主要内容如下:
　　(1)江苏现有风电场运行特性分析。基于江苏盐城、南通地区多个风电场的实测运行数据，分析了单一风电场的运行特性、单一风电场多年间风电出力特性、同一区域多个风电场间风电出力运行特性。结果表明:同一区域多个风电场间风电输出功率在长时间尺度下相关性显著，而在短时间尺度下互补性显著。
　　(2)基于M-Copula理论的风电场出力相关性研究。本文采用由Gumbel、Frank和Clayton三个Copula函数的线性组合成的M-Copula函数来反映两个风电场间出力的相关关系。通过单一Copula函数及M-Copula函数的对比研究分析，结果表明:M-Copula函数拟合效果更好。
　　(3)计及相关性的区域多风电场短期功率预测研究。以江苏盐城地区国华、大丰风电场为例，将直接功率预测法和预测风速后预测功率法两种方法相组合，基于M-copula函数构建多个风电场间出力的相依模型，进行考虑相关性的区域多风场的功率预测研究。实验结果表明:采用组合预测方法的预测精度更高，考虑多风电场间的相关性后多风电场功率预测值更接近实际值。
　　(4)计及相关性的含风电场的发输电系统可靠性评估。本文选用经典的IEEE-RTS79发输电可靠性测试系统来评估风电并网后电力系统的可靠性。实验结果显示:风电并网后，新系统的可靠性有所提高;风电场间相关性对系统的可靠性有影响。在可靠性分析的基础上，简单探讨如何实现风电最大消纳。根据历史数据分析了风电的反调峰能力;分析了限制我国风电最大消纳的因素;给出了提高我国风电消纳能力的举措。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外风电发展现状

1．2．1 世界风电发展简况

1．2．2 中国风电资源和发展水平

1．2．3 江苏风电发展概况

1．3 区域多风场的研究现状

1．4 主要研究内容

第二章 江苏现有风电场运行特性分析

2．1 采样风电场概况

2．2 单一风电场运行特性分析

2．2．1 风电出力的波动性

2．2．2 风电出力的随机性

2．2．3 风电出力的不确定性

2．2．4 风电出力的概率分布特性

2．3 单一风电场多年风电出力相关性分析

2．4 同一区域多个风电场间出力特性分析

2．4．1 区域多个风电场出力概率分布

2．4．2 区域多个风电场月平均、季平均分布

2．4．3 长时间尺度下出力相关性的研究

2．4．4 短时间尺度下出力互补性的研究

2．5 本章小结

第三章 基于M-Copula理论的风电场出力相关性研究

3．1 Copula理论

3．1．1 Copula函数定义

3．1．2 Copula函数类型

3．1．3 衡量Copula理论的相关性参数

3．1．4 基于Copula理论的参数估计

3．1．5 基于Copula理论的模型评价

3．2 实例分析

3．2．1 风电场出力相关性的分析步骤

3．2．2 风电场出力相关性的实例分析

3．3 混合Copula函数与相关性分析

3．4 本章小结

第四章 计及相关性的区域多风电场短期功率预测

4．1 短期风电功率预测的时间序列模型

4．2 预测误差评价

4．3 实例分析

4．3．1 数据描述

4．3．2 分析步骤

4．3．3 单一风电场预测

4．3．4 计及相关性的区域多风电场功率预测

4．4 本章小结

第五章 计及相关性的含风电场的发输电系统可靠性研究

5．1 蒙特卡罗模拟法

5．2 可靠性评估指标

5．3 可靠性评估流程

5．4 实例分析

5．4．1 含风电场的发输电系统可靠性评估

5．4．2 计及相关性的含风电场的发输电系统可靠性评估

5．5 风电消纳问题

5．5．1 风电的反调峰能力

5．5．2 影响风电消纳因素

5．5．3 提高风电消纳措施

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文