计及风功率调整的发电系统运行可靠性评估

摘要

能源危机是影响当今世界发展脚步的主要因素，日渐严重的环境问题更是雪上加霜，清洁能源替代传统能源成为必然趋势，风力发电逐渐崭露头角。因为风能具有随机性，使得风电具有不确定性的特点，风电并网对于电力系统的可靠性水平产生很大的影响。在现有的含风力发电的电力系统当中，通常只着眼于其有功充裕性而忽略无功功率带来的影响。并且，在实际情况下，系统的可接纳风电容量会被某些因素所制约，所以，应将其控制在某一限值之内。
　　本文针对现有风电可靠性评估中不考虑无功功率影响的问题，提出了一种新的风电可靠性评估模型。在风机出力模型和风速概率分布模型的基础上同时考虑风机故障可能带来的影响，对于无功设备故障时的状态进行可靠性建模。
　　本文综合考虑风电场内无功补偿设备的故障影响，从有功和无功两方面出发，运用枚举法对于系统状态进行筛选，建立了综合可靠性模型，并且用故障重数截止法分析发电系统中四阶及以下的故障状态。对于有功功率不足、无功功率不足和电压越线问题分别用三级切负荷策略进行解决。本文用增加无功的补偿策略对此问题进行解决，为实际问题解决提供依据。本文因为风电并网容量受限，以满足功率平衡和调峰需求作为前提，对系统接纳风电能力的计算方法进行研究。
　　最后，以现实系统为例，从上述两个方面对于该系统的可靠性水平进行评估，计算其风电接纳能力和当前风电容量下的系统可靠性水平，在实际算例中验证了方案的可行性，并且提高了风电对于系统可靠性的贡献。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要的研究内容

第2章 发电系统可靠性评估

2．1 关于发电系统可靠性的模型建立

2．2 几种常见的可靠性评估方法

2．2．1 状态枚举法介绍

2．2．2 蒙特卡洛模拟法介绍

2．3 几种发电系统可靠性评估指标

2．4 章节小结

第3章 风力发电可靠性评估模型

3．1 风速概率的相关分布模型

3．1．1 威布尔(Weibull)分布

3．1．2 两种参数的计算

3．2 风力发电机组的两种出力模型

3．3 常规风电场可靠性模型

3．4 风电场综合可靠性模型

3．4．1 风电场的无功补偿

3．4．2 风电场中的无功功率损耗

3．4．3 风电场的综合可靠性模型

3．5 山西地区实际算例分析

3．5．1 风速概率分布的计算

3．5．2 常规风电场可靠性模型

3．5．3 风电场综合可靠性模型

3．6 章节小结

第4章 有功功率调整后风电消纳能力

4．1 风电消纳能力

4．2 风电及调峰的关系

4．2．1 风力发电的反调峰特性

4．2．2 风电和系统调峰的关系

4．3 机组的调峰能力

4．4 最大消纳能力分析

4．4．1 忽略风功率调整的最大消纳能力分析

4．4．2 计及风功率调整的消纳能力分析

4．5 山西地区电网算例分析

4．5．1 不考虑风功率调整的风电消纳能力

4．5．2 计及风电功率调整的风电消纳能力

4．6 章节小结

第五章 计及最大风电消纳能力与无功平衡的发电可靠性评估

5．1 计及无功功率的系统可靠性评估分析

5．1．1 系统的可靠性参数

5．1．2 系统可靠性的评估指标

5．2 计及无功功率的可靠性评估方法研究

5．3 算例分析

5．3．1 考虑无功电源故障影响的系统可靠性

5．3．2 无功补偿位置和系统可靠性关系

5．3．3 风电接入容量和系统可靠性的关系

5．3．4 风电最大消纳能力与系统可靠性的关系

5．4 章节小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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