考虑输电能力及输电阻塞的风电并网系统多区域协调调度

摘要

面对能源短缺和环境恶化的严峻形势，世界各国都在积极寻求发展可再生能源，风力发电以清洁经济、安全高效和可持续开发利用的优势得到大力发展。风电的大规模集中并网使电力系统调度面临严重的挑战，从多空间尺度研究新型的区域协调调度方法，以有效应对风电的波动性、随机性等不确定性因素，保证电网安全稳定、经济高效运行，并提高系统的风电消纳能力，具有非常重要的理论和工程应用价值。本文基于多空间尺度的联络线输送限制以及电量交易计划，主要研究考虑输电能力及输电阻塞的大规模风电并网系统的多区域协调调度模型与方法。
　　首先分析了大规模风电场的短期出力Beta分布模型，并介绍了两种包含风电不确定性的电力系统数学分析方法：基于概率论的解析法和基于随机模拟的蒙特卡罗法，且采用拉丁超立方抽样法进行短期风电出力模拟。针对含风电不确定性的机会约束规划模型，推导了风电随机波动与线路潮流的线性关系及卷积运算，根据事先设定的置信水平把含随机变量的机会约束转化为相应的确定性等价惩罚函数并引入到目标函数中，之后采用粒子群优化算法进行求解。
　　考虑电量交易计划，对含大规模风电场的电力系统的可用输电能力进行研究。首先基于连续潮流法，提出了线性预测关键约束的改进算法，并引入到交流潮流模型中形成扩展潮流方程求解电力系统确定性ATC，且推导了电力系统ATC对风电等节点的注入功率波动的灵敏度快速估算模型。在此基础上，结合风电并网系统的多维可视化注入功率空间，提出了一种采用分层类聚算法划分蒙特卡罗抽样样本，综合考虑发电机随机故障、线路随机故障、风电场风速、发电机出力和负荷波动等多种不确定因素的概率ATC快速计算方法，实时监视、动态更新区域电网间计及安全约束的联络断面极限传输容量。
　　针对我国远距离、大规模、和高集中的风电开发模式所引发的输电阻塞问题进行研究，运用优化调度积留量法建立了一套合理的多区域协调调度方法。应用预测概率分布表示风电并网带来的不确定性，在前瞻约束中添加联络线潮流约束，首先判断最乐观情况下是否存在使输电断面h时刻不越限的的发电计划。如果存在，则t时刻的发电计划满足输电断面的前瞻约束；否则,就运用机会约束规划理论调整t时刻的发电计划，合理协调互联区域间的发电机出力，以及时消除电力系统的输电阻塞现象，最大限度地消纳风电。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 大规模风电并网对电力系统调度运行的影响

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要工作

2 风电不确定性数学分析方法

2.1 引言

2.2 风电出力短期概率模型

2.3 风电不确定分析方法

2.4 风电不确定性的机会约束规划

2.5 本章小结

3 风电并网系统多区域协调调度中的可用输电能力计算

3.1 引言

3.2 大规模风电场潮流计算模型

3.3 ATC扩展潮流方程

3.4 考虑风电波动的灵敏度估算

3.5 分层类聚算法对样本进行划分

3.6 算法流程

3.7 算例分析

3.8 本章小结

4 考虑输电阻塞的风电并网系统多区域协调调度

4.1 引言

4.2 考虑输电阻塞的系统动态优化调度

4.3 输电阻塞消除方法

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间的研究成果

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目