基于频谱分析法的备用容量优化研究

摘要

在实际的电力系统中,负荷的随机波动和电力设备随机故障等计划之外的现象时有发生,为了保证用户供电的安全性和可靠性,电力系统必须预留合适的备用容量来满足计划以外的负荷需求。　　对于常规电源系统,由于电源输出可靠且负荷功率可预测,选择较小的备用容量即可实现系统平衡控制。然而,为解决生态环境恶化及化石能源快速消耗等问题,风力发电、光伏发电以及光电与建筑一体化(Building Integrated with Photovotaic,BIPV)等新型发电模式迅速发展,随着风、光等可再生能源并网规模的逐渐增大,其固有的间歇性和波动性给电力系统调度带来诸多问题,如要全额消纳可再生能源出力,仅依靠系统中其他机组提供的备用容量,不足以全域平抑间歇式电源并网后系统负荷的波动性和预测误差。对于含不确定电源系统,为了减小系统调节压力,需要利用储能系统作为支撑,平滑可再生能源发电输出,缓解备用机组的负担,提高电网对可再生能源的接纳能力。　　因此,准确评估备用需求,实时监控备用是否足够,合理分配储能容量和机组备用,实现电力系统的可靠性和经济性两者兼顾显得非常必要。然而,目前已有的备用确定方法未能很好地解决相应问题,为此,本文就相关问题进行了较为系统和深入的探索和研究。　　本文提出了一种基于频谱分析的备用容量优化方法。该方法利用离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)对系统功率偏差进行频谱分析,在不同的时间范围内,采取不同的控制机制,调用相应不同类型的控制容量以补偿功率偏差,基于频谱分析结果,确定备用需求。对于含不确定电源系统,当备用机组无法承担备用需求时,利用储能系统作为支撑,合理确定储能系统容量和储能补偿后的系统备用需求。　　为了验证所提方法的有效性,本文进行了广泛的仿真和测试,无论常规电源系统还是含不确定电源系统,该方法均能准确评估备用需求,使系统以较小的备用容量补偿功率缺额,实现系统的平衡要求;对于含不确定电源系统,经所配置储能容量补偿后,系统本身仅需提供较小的备用容量即可平抑发电输出和负荷用电功率波动,有效缓解了备用机组的负担,提高了电网对可再生能源的接纳能力。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章 备用容量特性

2.1备用容量概述

2.2备用容量分类

2.3储能特性分析

2.4本章小结

第三章 频谱分析方法

3.1频谱分析方法

3.2离散傅里叶变换DFT

3.3备用容量优化的DFT方法

3.4本章小结

第四章 备用容量确定研究

4.1功率预测精度考核标准

4.2备用容量确定方法

4.3系统负荷备用容量确定

4.4工业负荷备用容量确定

4.5不确定电源备用容量确定

4.6本章小结

第五章 储能容量优化研究

5.1储能容量优化方法

5.2风电场储能容量优化

5.3光伏系统储能容量优化

5.4 BIPV系统储能容量优化

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文工作总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文