风电多点并网的网源协调输电网扩展规划

摘要

为应对全球范围内的能源危机和环境危机，风力发电以其规模大、利用方便、清洁等特点迅猛发展。但由于风电出力的随机性、波动性等特点，风电并网尤其是多点并网会导致电网潮流分布变动较大，给电网规划方案的灵活性提出更高要求。为促进风电资源的利用和电网的经济、稳定运行，本文围绕含风电并网的输电网扩展规划展开研究，主要工作总结如下:
　　针对风电功率注入对电网稳态运行的影响，本文结合风力发电特点和数学原理、仿真结果从电压问题、频率偏移、潮流分布三个方面进行分析，总结风电并网对电网无功规划和网架扩展规划的影响，提出风电多点并网的网源协调输电网扩展规划，为本文模型的建立提供理论基础。
　　分析电网规划中的不确定性因素并建立概率模型，本文针对风电多点并网导致不确定因素维度增加的问题，计及各风电场的空间分布，提出基于多维空间分布的聚类技术，进行多场景建模，为电网的灵活规划减少计算量。
　　总结协调规划所需考虑的规划目标和约束，量化并建立了以综合成本、最小弃风量和最小风险水平为目标，功率平衡、线路容量限制、机组出力限制等为约束条件的多目标约束模型。为满足输电网扩展规划问题对求解方法的计算速度和结果精度的较高要求，本文结合EDA（分布估算算法）、DE（微分进化）算法特点，并根据输电网扩展问题特点改进EDA算法概率更新机制，提出适用大规模输电网扩展规划问题求解的EDA/DE混合算法，为本文所提模型的求解提供技术支持。
　　最后以IEEE24 RTS算例的求解结果不仅验证了基于多维空间分布的聚类技术和网源协调优化规划模型的适用性和有效性，为风电多点并网的地区电网优化规划提供决策支持;同时验证了本文所提和改进混合算法的收敛性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题研究背景及意义

1．2 输电网扩展规划研究

1．2．1 输电网规划模型

1．2．2 输电网规划模型求解方法

1．3 含风电的输电网规划研究

1．4 本文的工作

第2章 风电并网对电网的影响分析

2．1 风力发电类型及其特点

2．2 风电并网对电网稳态运行的影响

2．2．1 风电并网引起的电压问题

2．2．2 风电并网引起的频率偏移

2．2．3 风电并网对电网潮流分布的影响

2．3 风电并网对电网规划的影响

2．4 本章小结

第3章 基于聚类的多场景建模方法

3．1 不确定性因素建模

3．1．1 风速随机分布模型

3．1．2 风电场出力随风速变化模型

3．1．3 负荷模型

3．2 基于聚类技术的多场景建模

3．3 本章小结

第4章 含风电场并网的输电网扩展规划模型和EDA／DE混合算法研究

4．1 风电场多点并网的输电网扩展规划模型

4．1．1 多目标优化模型的基本形式

4．1．2 风电并网点优化的数学模型

4．1．3 目标函数

4．1．4 约束条件

4．2 微分进化算法(DE)

4．2．1 微分进化算法基本原理

4．2．2 DE算法参数设置

4．2．3 约束处理方法

4．2．4 DE的二进制编码

4．3 分布估算算法(EDA)

4．3．1 EDA的基本原理

4．3．2 改进EDA

4．4 EDA／DE混合算法

4．5 本章小结

第5章 算例及分析

5．1 算例描述

5．2 参数选取及仿真过程

5．2．1 EDA／DE混合算法ω参数的取值分析

5．2．2 EDA／DE混合算法β参数的取值分析

5．2．3 仿真过程

5．3 优化的规划方案

5．4 多维空间聚类技术精度分析

5．5 EDA／DE混合算法与DE、EDA算法的比较

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢