风电场对发输电系统可靠性影响评估研究

摘要

风电作为一种清洁的可再生能源，是破解人类面临的环境污染和能源短缺困境的必然选择。但是受制于风速时变等条件的制约，风力发电具有间接性、随机性和波动性等特点。大规模风电并网对现代电力系统的安全稳定运行、电能质量控制、经济调度和电力系统规划都有重要的影响。因此对含有风电场的电力系统可靠性进行评估对电力系统的稳定与安全运行有着非常重要的意义。
　　本文针对风电输出功率的随机性和波动性对发输电系统可靠性影响越来越显著的问题，结合马尔可夫链蒙特卡洛方法，建立含有风电场的发输电系统呵靠性指标评估模型，对电力系统进行可靠性评估。
　　首先，分析介绍了以往的电力系统可靠性评估的一些方法，重点介绍了蒙特卡洛的基本思想和理论基础，分析了序贯蒙特卡洛和非序贯蒙特卡洛各自的特点和应用范围，深入分析了蒙特卡洛法的基本原理以及涉及到的电力系统潮流计算、电力网络拓扑、系统负荷模型和可靠性指标计算。
　　其次，建立一个基于相关向量机的风电场功率模型，风电功率模型主要考虑风速、温度、大气压强等因素对风电场的影响，建立的风电场功率模型对后面的研究奠定了基础。并将此模型与发输电系统可靠性模型相结合建立了基于马尔可夫链蒙特卡洛方法的含有风电场的发输电系统可靠性评估模型。先通过重复抽样，建立一个平稳分布与系统概率分布相同的马尔可夫链，从而得到系统的状态样本。根据状态样本对电力系统进行评估，得出可靠性指标。
　　最后，采用C语言编写了含有风电场的发输电系统可靠性程序，对含有风电场的IEEE-30节点系统进行可靠性评估，分析计算了不同的风资源、不同的风速、不同风电场选址、不同的风电场容量等方案等对电力不足概率(LOLP)、电量不足期(EPNS)望等可靠性指标的影响。由于马尔卡夫链蒙特卡洛模拟法考虑了系统各个状态间的相互影响，相比于随机采样的蒙特卡洛方法所得到的独立样本序列，更准确模拟了电力系统运行实际情况。通过分析和计算，量化的评估了风电场的随机性和波动性对发输电系统可靠性的影响。结果表明了风力发电的随机性和波动性会对电力系统的可靠性造成一定程度上的影响，风电机组不能代替相同容量的常规机组，有必要确定风电场的容量可信度，在不降低系统可靠性的情况下以风力发电代替常规机组。风资源和风电场的选址也会对电力系统可靠性造成一定的影响，因此在实际规划时要充分考虑系统的结构以及电网的实际情况。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 发输电系统可靠性评估概述

1.3 本论文的主要工作

2 电力系统可靠性评估方法

2.1 电力系统可靠性评估中的贯蒙特卡洛模拟法

2.2 发输电系统可靠性分析模型

2.3 电力系统可靠性评估基本流程

2.4 本章小结

3 基于相关向量机的风电场功率预测

3.1 相关向量机理论

3.2 预测模型的建立

3.3 算例分析

3.3 本章小结

4 含有风电场的发输电系统可靠性建模

4.1 发电机可靠性模型与停运概率

4.2线路模型

4.3 系统负荷模型分析

4.4马尔可夫链蒙特卡洛模拟法的原理与特点

4.5本章小结

5 风电场对发输电系统可靠性的影响评估

5.1 风电场对发输电系统可靠性的影响评估流程

5.2 算例分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献