智能电网背景下若干系统稳定控制相关问题的研究

摘要

随着化石资源的日见枯竭以及环境的不断恶化,人们已将可再生能源的利用视为社会与经济可持续发展的重要保障。电力是最重要的二次能源,具有清洁、高效的特点,将作为可再生能源的主要转化形式;而电力系统作为电能的主要载体,需责无旁贷地承担起有效接纳、稳定运行的责任。现代电力系统面临着更高的运行要求、大量具有波动性的可再生能源接入以及日益活跃的需求侧,在此推动下,电力工业正在朝着智能电网的目标逐步推进。以智能电网为背景,本文在电力系统静态电压稳定控制、主动解列以及需求侧响应方面做了如下工作:
　　第一,针对电力系统静态电压稳定控制中的负荷调整量快速求解问题,提出一种基于有功负荷注入空间静态电压稳定域(SVSR_IS)的负荷调整量计算方法。该方法需以SVSR_IS的准确构造为前提,因此本文首先提出一种基于聚类分析的SVSR_IS两阶段求解方法,该方法可在节省计算量的同时计及稳定域边界曲率的变化得到更加准确的超平面近似。基于SVSR_IS提出的负荷调整量计算方法可通过全局信息给出更优的计算结果,在线应用时在计算速度上具有优势。
　　第二,基于稳定域的方法存在高维空间上的构造困难,本文基于电力系统一些稳定控制问题的局部特征,提出一种在局部注入空间上节点功率注入与稳定裕度之间函数关系的超平面形式近似表达方法(HFAL_I)。参照SVSR_IS的两阶段求解思路,对具体聚类步骤进行改造给出HFAL_I的两阶段求解方法。基于HFAL_I可以快速计算系统的负荷裕度并给出局部注入变量的控制量。
　　第三,以多层图分割理论为框架提出了一种电力系统主动解列断面的快速搜索方法,该方法结合了图论和电力系统运行的自身特点,通过粗化、初始分区和还原优化三步完成解列断面的快速搜索。在具体实现过程中,提出一种基于同步机组群的潮流追踪方法提高了粗化过程的效率;提出一种考虑拓扑结构约束的0-1规划方法可在还原优化过程中保证较高的划分质量和子系统的连通性。
　　第四,随着智能电网的不断发展,通过先进的控制技术可将需求侧响应作为一种可调度的资源参与系统运行。本文以热力学可控负荷的大规模集中式控制为基础给出了其参与系统辅助服务的体系架构,并对其参与风电场并网系统的出力平滑、电压稳定控制的场景进行了仿真,仿真结果表明需求侧响应可以降低系统的运行费用、提高供电可靠性,而故障情况下能够在短时提供大量备用,有助于维持系统稳定运行。

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第一章 绪论

1.1概述

1.2智能电网发展的原动力

1.3智能电网的发展目标

1.4快速的静态电压稳定分析与控制___本文关注问题之一

1.5快速的电力系统主动解列断面搜索----本文所关注问题之二

1.6需求侧响应及其在辅助服务中的应用----本文所关注问题之三

1.7论文的主要工作

第二章 基于域理论的电力系统静态电压稳定与控制研究

2.1引言

2.2静态电压稳定与控制的理论基础

2.3基于静态电压稳定域的负荷控制量求取方法

2.4局部有功注入与静态电压稳定裕度关系的超平面形式近似表达

2.5本章小结

第三章 基于多层图分割理论的电力系统主动解列断面的快速搜索方法研究

3.1引言

3.2解列断面搜索问题的数学描述

3.3基于多层图分割理论的断面快速搜索方法

3.4验证算例

3.5本章小结

第四章 需求侧响应技术为风电场并网系统提供辅助服务的应用研究

4.1引言

4.2风电场并网后对电力系统运行特点的影响

4.3热力学可控负荷的大规模集中式控制

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢