市场条件下含风电场的电力系统优化运行研究

摘要

随着我国由粗放型向环境友好型社会发展思路的转变，清洁能源倍受重视，风电并网正在成为一种趋势。新型风电场的容量和在电力系统中的比重都在不断增加；与此同时，我国电力市场改革也在进一步深化，这样的形势对电力系统优化运行提出了新的要求。对于含风电场的电力系统来说，电力系统优化运行的另一个难点在于风电出力的不确定性；另外，电力系统运行的经济性又是电力市场环境下的重要目标。为此，本文对市场条件下含风电场的电力系统的优化运行问题进行了深入的研究。 本文研究了市场条件下，电力系统优化运行的新要求和算法；综合分析了传统电力系统中的优化调度方法；对不确定性规划理论在电力系统优化运行中的应用进行了全面的探讨；并选用模糊-遗传算法来求解考虑风电场不确定性的传统电力系统经济调度、电力市场条件下的预调度计划和电力市场下AGC机组优化调度等问题；最后，在我国现阶段风电发展和电力市场深化条件下，探讨了含风电场的电力系统的优化运行支持系统的设计方案。具体的研究内容如下： 首先，建立了以系统总调度费用最低为目标函数，综合考虑机组特性、电网安全运行等为约束条件的电力系统优化调度模型。本文引入模糊数来表示每个优化时段的风电场有功出力，建立了包含风电场电力系统预调度优化的模糊机会约束规划模型。 其次，本文基于不确定规划理论和遗传算法对这样一个多时段，大系统的复杂优化预调度问题进行求解。并以两个算例验证了含风电场电力系统优化调度模型和算法的可行性和有效性。 然后，结合风电场并网运行对电力系统的影响，研究了AGC调节容量和调节速率的确定方法；把调节容量确定为一个带隶属度的模糊数，建立了AGC机组优化调度模糊机会约束规划模型；并基于遗传算法对此模型进行了求解，以测试算例验证了此模型和算法的合理性。 最后，基于对含风电场电力系统优化运行问题的研究，提出了适合于含风电场优化运行系统的设计方案。

目录

文摘

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声明

致谢

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1我国电力市场的发展

1.1.2我国风电的发展

1.2 课题研究的意义

1.2.1并网风电场运行价值

1.2.2电力系统优化运行的经济效益

1.3 国内外研究动态

1.3.1相关研究动态

1.3.2选题出发点

1.4 主要工作

2 电力系统优化运行理论

2.1 电力市场概述

2.1.1电力市场运营模式

2.1.2电力市场交易形式

2.2 传统电力系统优化运行模型

2.2.1机组优化组合模型

2.2.2经济功率分配模型

2.3 电力市场下优化预调度模型

2.3.1电力市场预调度计划的制定

2.3.2机组报价说明

2.3.3预调度模型及算法

2.4 AGC机组优化调度模型

2.4.1电力市场AGC辅助服务

2.4.2 AGC机组优化调配模型

2.4.3 AGC调节容量与调节速率

2.5 本章小结

3 不确定规划理论与算法

3.1概述

3.2 模糊理论

3.2.1模糊集合理论

3.2.2模糊数及运算

3.2.3模糊模拟检验

3.3 遗传算法

3.3.1遗传算法的基本原理

3.3.2遗传算法的特点

3.3.3遗传算法的基本描述

3.3.4遗传算法控制参数选择

3.4 模糊机会约束规划算法

3.4.1模糊机会约束规划

3.4.2基于模糊模拟的遗传算法

4 市场条件下含风电场的电力系统优化预调度研究

4.1 电力市场下含风电场的电力系统优化预调度模型

4.1.1目标函数

4.1.2约束条件

4.1.3模型分析

4.2 基于模糊-遗传算法求解

4.2.1整体算法流程

4.2.2模糊机会约束规划检验

4.2.3遗传算法参数设计

4.2.4算法改进

4.3 算例分析

4.3.1在固定机组组合下的电力系统优化预调度算例

4.3.2含机组组合的优化预调度算例

4.4 本章小结

5 含风电场的电力系统AGC机组优化调度研究

5.1 含风电场的电力系统AGC机组优化调度模型

5.1.1目标函数

5.1.2约束条件

5.1.3 AGC调节容量和调节速率的确定

5.2 基于模糊-遗传算法求解

5.2.1算法流程

5.2.2算法参数设计

5.3 含风电场电力系统AGC机组调度应用算例

5.3.1算例描述

5.3.2参数选择

5.3.3结果分析

5.4 本章小结

6 电力市场下含风电场电力系统优化运行系统方案设计

6.1 系统设计原则

6.2 系统模块设计

6.2.1含风电场电力系统优化预调度管理模块

6.2.2电力系统AGC机组优化调度管理模块

6.3 数据库设计与软件

6.4 系统界面

6.5 小结

7 结论

7.1.1全文总结及主要创新

7.1.2进一步的研究方向

参考文献

附录

作者简历