基于可信容量的风光互补发电系统特性研究

摘要

风力发电和光伏发电因其能源的可再生性和清洁性受到到越来越广泛的应用，但是由于它们具有很强的的间歇性和随机性，接入系统会对系统的可靠性带来较大的影响，因此，很有必要对这两种新能源发电接入后对系统可靠性的影响进行评估。同时，风力发电和光伏发电的容量价值在现有的电力规划中常常被忽略，从而造成能源的浪费。所以对风力发电和光伏发电的可信容量研究具有重要的意义，同时考虑到风力发电和光伏发电具有天然的互补性，本文对风光互补发电系统的可信容量及其影响因素进行研究。
　　本文首先对风电场和光伏电站进行了可靠性建模。首先，详细介绍了对风速进行模拟和预测的威布尔模型和时间序列模型，采用了可以保留风速季节性和日变化特性的时间序列模型进行风速建模，分析推导了风机的功率输出特性及其表达式，并考虑了风电机组的停运模型，最终建立了风电场的可靠性模型;其次模拟了光伏阵列表面的入射太阳辐照度，分别利用时间序列模型和正弦分段方法对逐日气温与逐时气温进行建模，并考虑光伏电池板的能量转换特性对光伏功率输出进行建模。通过算例分析验证了所建立的风电场和光伏电站可靠性模型的合理性，并且分析研究了风电和光伏发电的昼夜互补性和季节互补性，且通过对其概率分布特性的分析验证了风光互补发电的可行性。
　　其次研究了风光互补发电接入系统后对系统可靠性的影响。介绍了可靠性评估的基本知识，重点介绍了蒙特卡洛法的基本原理和分类，总结了常用的计算可靠性的指标，基于序贯蒙特卡洛法建立了含有风光发电的发输电系统的可靠性评估模型，给出评估方法和计算流程。将风光发电接入IEEE-RTS79标准测试系统中，研究了风光发电接入对系统可靠性产生的影响:包括风光发电的渗透率，风光发电所接入的系统节点的不同和风光发电同时接入等因素，分析它们对系统的可靠性水平产生的影响。
　　最后在前两章内容的基础上研究了风光互补发电接入系统的可信容量。对比了几种常用的可信容量的定义和原理，采用等效载荷能力定义新增加能源的可信容量，并在此基础上对风光互补发电系统的可信容量和可信度进行定义;对计算可信容量时经常采用的二分法和弦截法的原理和计算步骤做出了详细介绍，并针对计算可信容量过程中，采用二分法的收敛速度慢和采用弦截法在较高计算精度下出现的不收敛现象，提出了一种混合算法，该算法结合了二分法和弦截法的优点，收敛速度快并且不会出现振荡现象，在较高计算精度下表现出了一定的优势;将风光互补发电接入IEEE-RTS79测试系统中，通过在MATLAB中编程仿真，研究了风光装机容量配比、风光的渗透率以及所接入系统的可靠性水平的高低对风光互补发电系统可信容量和可信度的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选置背景及意义

1．2 含风光互朴发电的电力系统可靠性研究

1．2．1 电力系统可靠性评估概述

1．2．2 风光互补发电的电力系统可靠性研究现状

1．3 风光互补发电可信容量研究现状

1．4 本文的主要工作

第2章 风电场与光伏电站的可靠性建模

2．1 概述

2．2 风电场可靠性建模

2．2．1 风速模型

2．2．2 风机输出功率模型

2．2．3 风电机组停运模型

2．2．4 算例分析

2．3 光伏电站可靠性建模

2．3．1 太阳辐照度建模’’

2．3．2 沮度建模

2．3．3 光伏电池输出功率模型

2．3．4 算倒分析

2．4 风光发电互朴特性

2．4．1 风光发电输出功率互补性

2．4．2 风光发电输出功率的概率分布特性

2．5 本章小结

第3章 含风光发电的电力系统可靠性评估

3．1 概述

3．2 电力系统可靠性分析基本知识

3．2．1 基本概念和研究方法

3．2．2 元件的可靠性参数

3．3 蒙特卡洛模拟法

3．3．1 蒙特卡洛模拟法基本原理

3．3．2 奠特卡洛法分类

3．3．3 电力系统可靠性评估指标

3．4 含风光发电的发输电系统序贯蒙特卡洛仿真模型

3．4．1 主要元件停运模型

3．4．2 负荷模型

3．4．3 潮流计算

3．5 含风光发电的发输电系统可靠性指标计算流程

3．6 算例分析

3．6．1 风光发电的渗透宰对系统可靠性的影响

3．6．2 风光发电接入节点位I的不同对系统可靠性的影响

3．6．3 风光同时接入对系统可靠性的影响

3．7 本章小结

第4章 风光互补发电系统可信容量研究

4．1 概述

4．2 可信容量的定义

4．2．1 等效常规机组容量

4．2．2 等效载荷能力

4．3 风光互补发电系统可信容量

4．4 可信容量的计算方法

4．4．1 二分法

4．4．2 弦截法

4．4．3 混合算法计算可信容量

4．5 算例分析

4．5．1 混合算法的验证

4．5．2 风光装机容量配比对风光互补发电系统可伯容量的影响

4．5．3 风光渗透率对风光互补发电系统可信容量的影响

4．5．4 所接入系统的可靠性水平对风光互补发电系统可信容量的影响

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

在读期间参与的科研项目及成果