面向可再生能源发电广域消纳的牵引ACE研究

摘要

为应对资源短缺和环境污染带来的双重威胁，保持经济的可持续发展，大力开发非化石能源参与发电将是电网的主流发展趋势。风能、水能、核能以及太阳能等可再生能源的开发已经成为新时期能源发展的重中之重。可再生能源在为电网提供新型发电方式的同时，其在发电方面所具有的不可控性使得其消纳成为一个难题。
　　随着智能电网的发展，电源、电网和负荷呈现灵活、开放、互动的特征。为了提高可再生能源的利用率，电网需要打破区域原有边界，由其他区域予以支援，共同消纳可再生能源发电（亦可应对大机组切机、直流线路闭锁等引起的功率失衡），在更大范围内协调调度资源。而传统互联电网的频率调整多以控制区域的区域控制偏差ACE的大小为调整依据，尽量由该区域完成其自身的调整。在“源-网-荷”互动运行模式下，需实现广域联合频率调整，则需要将某区域自身无法调整的较大尺度的等效负荷波动交由若干控制区域进行共同调节。于是应以需调节区域的ACE为牵引，实行广域随动的控制模式。
　　本文的研究提出牵引ACE的概念，根据互动运行协调控制策略，提出基于牵引控制的ACE计算方法，明确了控制区域AGC控制需要跟随着风电功率的波动进行调节的有功调整思路。探讨了牵引ACE量值大小确定的几种可能的方式，并对其合理性和实用性进行了比较分析。针对已经确定的牵引ACE总量，根据不同的原则，提出了四类关于牵引ACE的分配方法，并分别实现之。考虑到输电线路约束与机组性能约束，对上述牵引ACE的分配结果进行校验与修正，最终将牵引ACE最大限度地合理地分配至各控制区域。各控制区域可将传统的其自身ACE转化为自身ACE与牵引ACE的叠加，基于此完成调控，以实现广域的频率调整。
　　本文实现了在保证联络线安全的前提下，充分发挥多区域联合调节的优势，合理分配功率波动较大区域的ACE至各控制区域，并以此为牵引，进行广域联合调控，最大限度地消纳可再生能源发电。相关算例亦证实了本文所提方法的正确性和合理性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 可再生能源发展现状

1．1．2 可再生能源消纳问题

1．1．3 电网互动运行

1．2 课题研究的必要性

1．2．1 互动运行模式下广域频率联合调整的必要性

1．2．2 牵引ACE提出的必要性及全新性

1．3 国内外研究现状

1．3．1 有关可再生能源发电消纳的国内外研究

1．3．2 有关自动发电控制的国内外研究

1．3．3 有关ACE分配的国内外研究

1．4 本文所做工作

2 牵引AGE的确定

2．1 牵引ACE的提出

2．1．1 区域控制偏差

2．1．2 互联电网区域控制性能评价

2．1．3 互动运行模式下的牵引ACE概念的提出

2．2 系统牵引ACE总量值的确定

2．2．1 系统中含一个可再生能源发电区域

2．2．2 系统中含若干可再生能源发电区域

2．3 本章小结

3 牵引ACE分配方法

3．1 牵引ACE分配的总体研究思路

3．2 不考虑网络运行约束的牵引ACE分配

3．2．1 以调节风电量最多为目标

3．2．2 以动用调节量最小为目标

3．2．3 以频率控制最优为目标

3．2．4 以按比例分配为目标

3．3 本章小结

4 牵引ACE分配结果的校验与修正

4．1 基本理论

4．1．1 功率传输转移分布因子

4．1．2 发电转移分布因子

4．2 采用GSDF的越限调整方案

4．2．1 调整方案整体思路

4．2．2 区域内部调整方案

4．2．3 区域间调整方案

4．2．4 越限方案无解时的减牵引ACE方案

4．3 本章小结

5 仿真及算例分析

5．1 仿真系统搭建

5．1．1 系统分区

5．1．2 互联电力系统仿真模型

5．2 算例分析

5．2．1 牵引ACE的确定分配和校核算例分析

5．2．2 牵引ACE分配方法比较算例分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢