大型风电基地功率汇集系统综合评价方法研究

摘要

随着风力发电技术的不断发展，众多大规模风电基地已在规划建设中或建成投运。大型风电基地由若干风电场群组成，各风电场群由若干风电场汇集而成。不同的风电场功率汇集方式会对风电基地的成本造价和并网的安全稳定运行带来直接影响，而现有针对风电基地功率汇集系统定量比较和评估的研究还较少，不能满足实际工程建设中对不同拓扑形式进行选择的需求，故本文对风电基地功率汇集系统综合评价方法开展研究具有重要的理论和工程实用价值。
　　本文首先分析了链状拓扑、辐射状拓扑和链状辐射状混联拓扑三种典型功率汇集拓扑方式在可靠性、经济性和技术性方面的优缺点，得到定性分析结果，并在此基础上进行后续量化比较和评估。其次，对三种典型拓扑方式进行可靠性和经济性评估。可靠性方面，首先采用了等效停运率、等效停运时间、期望缺供电量指标作为可靠性评估指标，根据期望故障受阻电量相等，将风电基地总体等效为一台容量相等的等效电源，采用逐步递推的方式计算由若干风电场组成的子系统可能的输出功率状态和对应的概率，对不同状态下的输出功率和对应概率之积求和即得等效电源的期望输出功率，进而求得各可靠性指标值。经济性评估方面，选取了总投资折合年值、年运行费用和停电损失费用指标，其中停电损失费用指标用于计入可靠性分析中期望缺供电量造成的经济损失。在技术性方面:从稳态和暂态分析两方面出发，选取了电压偏移、节点电压越限概率、节点电压波动方差、功率损耗、潮流熵、容量可信度、短路容量和暂态电压跌落指标。其中电压指标包括电压偏移和功率损耗、潮流熵指标均根据确定性潮流计算结果得到;而节点电压越限概率和节点电压波动方差用于衡量功率汇集站的电压波动，由随机潮流计算得到，同时针对风电场装机容量较大且计及风速相关性的随机潮流计算，本文通过多点线性化方法进行改进，较大程度上减小了随机潮流导致的线性化误差。容量可信度指标则是以可靠性评估中的等效停运率指标为基础，计算以不同方式汇集的风电基地可替代的常规电源容量。暂态方面，短路容量指标用于衡量风电基地与电力系统的电气强度，暂态电压跌落指标是分析公共连接点（PCC点）发生三相短路时，不同拓扑模式下各风电场电压跌落的平均值。最后，针对已建立的指标评估体系，由熵权法确定各指标权重后，采用基于面积的灰色关联度分析法对不同功率汇集拓扑方式进行综合评估，得到不同方案相对于参考序列的关联度值，该值越大则说明对应的方案综合性能越优。最后以宁夏电网规划中的风电基地为实际算例，基于三种典型拓扑提出可能的拓扑方案，并采用本文提出的综合评估方法对不同方案进行综合评估，验证本文所提方法的有效性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 功率汇集系统可靠性研究现状

1．2．2 随机潮流计算研究现状

1．2．3 功率汇集系统综合评价方法研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 风电基地功率汇集系统可靠性、经济性评估

2．1 风电基地典型功率系统指标评估体系

2．2 风电基地典型功率汇集拓扑方式

2．3 可靠性评估

2．3．1 可靠性评估基本理论

2．3．2 风电基地功率汇集系统可靠性评估

2．3．3 算例分析

2．4 经济性指标

2．4．1 总投资折合年值

2．4．2 年运行费用

2．4．3 停电损失折合费用

2．5 本章小结

第3章 风电基地功率汇集系统技术指标计算方法

3．1 电压指标

3．1．1 电压偏移

3．1．2 节点电压越限概率、节点电压波动方差

3．2 功率损耗

3．3 潮流熵

3．4 容量可信度

3．4．1 基于电力不足概率指标的风电基地容量可信度计算

3．4．2 算例分析

3．5 短路容量

3．6 暂态电压跌落

3．7 本章小结

第4章 风电基地功率汇集系统综合评估方法

4．1 基于熵权法的权重确定方法

4．2 基于灰色面积关联分析法的综合评估方法

4．2．1 基于面积的灰色关联度分析

4．2．2 风电基地功率汇集系统综合评估

4．3 宁夏电网算例分析

4．3．1 XJ风电基地功率汇集系统拓扑方案

4．3．2 XJ风电基地功率汇集系统综合评估

4．4 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研工作及发表的论文

致谢