含大规模风光互补电力的电力系统动态经济调度研究

摘要

随着大量的风电场和太阳能光伏电站的建设完成，为了减弱单一风电场或者光伏电站并网后输出功率的波动间歇特性造成的影响，提高可再生能源电力的并网率，风电场和光伏电站集群互补入网调度与控制已逐步开始应用。由于风电场和光伏电站的并网增加了系统中的不确定量，使得系统更加复杂更加难以应对，为了及时正确的应对系统中风电、光伏电力以及负荷的波动性，系统的运算处理速度就显得尤为关键。对含有大规模风光互补电力的电力系统进行动态经济调度的研究，就是在保证系统安全稳定可靠运行的前提下，考虑到系统中的各种约束条件，使系统的经济实用性达到最佳。
　　 本文针对风电场和太阳能光伏电站互补并网，首先分析了风能和太阳能资源的特性，风力发电系统和太阳能光伏发电系统的数学模型。然后，针对火电机组的排污特性引入环境污染惩罚项，针对风电场和太阳能光伏电站输出功率的间歇波动特性引入备用容量惩罚项，同时考虑了电力系统动态经济调度中的系统供需平衡、机组爬坡率等约束建立了含有风光互补电力的电力系统动态经济调度数学模型。接着以等耗量微增率准则为核心，分析推导了高速动态经济调度算法。根据风能和太阳能的天然互补特性，给出了风电场和光伏电站的互补调度策略，并以风电和光伏电力同负荷一起作为“广义负荷”，给出了考虑风光互补调度策略的高速动态经济调度新算法。最后，在IEEE-30节点测试系统中，应用新高速动态经济调度算法，对实例进行了动态经济调度，验证了模型和新调度策略的合理性及优越性。仿真结果表明，新高速动态经济调度算法能够快速的解决含有大量可再生能源电力的电力系统动态经济调度问题，风光互补调度策略可以平抑单一风电的出力波动，提高风电和光伏电力的并网率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的意义和背景

1．2 风光互补发电系统的研究现状

1．3 电力系统动态经济调度的研究现状

1．4 论文的主要工作

第2章 风力发电和太阳能光伏发电的稳态建模

2．1 风能资源的概述及其发电系统的模型

2．1．1 风能资源分析

2．1．2 风速

2．1．3 风力发电系统建模

2．1．4 风电场风力发电机容量系数

2．2 太阳能资源的概述及其发电系统的模型

2．2．1 太阳能资源分析

2．2．2 太阳辐射量

2．2．3 太阳能光伏发电系统建模

2．2．4 光伏电站中太阳能光伏电池的填充因子

2．3 本章小结

第3章 含风光互补电力的电力系统动态经济调度模型

3．1 风电场和光伏电站并网对电力系统运行调度的影响

3．1．1 对电力系统稳态频率的影响

3．1．2 对电力系统旋转备用容量的影响

3．1．3 对电力系统运行经济成本的影响

3．2 动态经济调度数学模型

3．2．1 火电机组的出力经济成本函数

3．2．2 风电场和太阳能光伏电站的出力经济成本函数

3．2．3 系统的目标函数

3．2．4 系统中的约束条件

3．3 本章小结

第4章 高速动态经济调度算法与系统调度策略

4．1 机组组合

4．2 等耗量微增率准则

4．2．1 最优分配负荷时的等耗量微增率准则

4．2．2 等耗量微增率准则的计算方法

4．3 高速动态经济调度算法分析

4．3．1 高速动态经济调度算法的推导

4．3．2 高速动态经济调度主算法的辅助算法

4．4 风电场和光伏电站互补出力调度策略

4．5 本章小结

第5章 算例分析

5．1 系统算例参数

5．1．1 系统中参与运行的火电机组

5．1．2 系统中的负荷和可再生能源分布

5．2 不考虑惩罚项的算例分析

5．2．1 机组出力情况分析

5．2．2 算法分析与比较

5．3 考虑惩罚项的算例分析

5．4 应用风光互补出力调度策略的算例分析

5．4．1 风光互补出力调度策略运算流程

5．4．2 加入风光互补出力调度策略后的算例分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果