大规模风电接入下机组组合和旋转备用的联合优化

摘要

旋转备用是一种重要的电力系统辅助服务，对保持系统有功平衡、维持频率稳定、保证供电可靠性具有关键作用。传统电力系统中，旋转备用容量的获取通常采用确定性方法，如按负荷预测值的某一比例，或运行机组中的单机最大出力值。对于不含风电的系统，确定性的备用配置方法操作简单、容易实现，能够保证系统达到一定的可靠性水平。
　　风电作为一种非常重要的可再生能源，近年来在全球得到了快速发展，其装机容量在电力系统中的比重越来越大。由于风力具有很强的波动性和随机性，目前的风功率预测存在较大误差，大规模风电接入电网后将对电力系统的调频和备用造成重大影响。若电网旋转备用过大，风电大发时必须采取减少火电机组出力的方式来保证低谷调峰，如此，不仅降低了常规电源的效率，增加了系统的运行成本，还会给系统的安全稳定运行带来隐患;若电网旋转备用太小，在风电大幅波动或大机组跳闸情况下，电网的频率安全和供电可靠性会受到威胁。可见，大规模风电接入后，系统运行经济性和可靠性之间的矛盾变得尤其突出，如何合理安排系统的旋转备用具有重要的现实意义。
　　论文主要研究含风电系统旋转备用的优化配置问题。首先,论文分析了风电并网运行对系统旋转备用等辅助服务的影响。其次，论文对系统中存在的风电预测误差、负荷预测误差和机组故障等不确定性因素进行了分析和建模。最后，本文在综合考虑各种不确定性因素的基础上，应用随机规划理论，计及机组提供旋转备用的成本差异，建立了含风电系统机组组合和旋转备用联合优化模型。模型以发电成本、备用成本和期望停电成本最小为目标，能够实现发电侧和用户侧整体经济效益的最大化，并通过设定备用置信度水平约束，保证系统运行达到一定的可靠性。利用本文模型，可以对含风电系统的旋转备用进行成本效益分析，为调度机构设置合理的可靠性水平提供决策依据。
　　论文采用粒子群算法对模型求解，最后的算例分析表明，本文模型能够较好地兼顾含风电系统运行的经济性和可靠性，实现机组组合和旋转备用的优化配置。此外，算例还针对风电接入规模和风功率预测精度对系统经济运行的影响等方面进行了研讨。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景和意义

1．2 国内外风电发展现状

1．2．1 国外风电发展现状

1．2．2 国内风电发展现状

1．3 本文研究思路和主要工作

1．4 本章小结

第2章 风电并网对电力系统的影响

2．1 风力发电特性

2．2 风电功率预测

2．3 风电并网影响

2．3．1 调频影响

2．3．2 调峰影响

2．3．3 电能质量

2．3．4 低电压穿越

2．4 风电与旋转备用服务

2．5 本章小结

第3章 含风系统机组组合和旋转备用的联合优化

3．1 含风系统备用服务研究现状

3．2 随机规划理论及其应用

3．2．1 随机规划理论概述

3．2．2 随机规划理论的应用

3．3 含风系统旋转备用随机规划模型

3．3．1 不确定因素的处理

3．3．2 机组组合和旋转备用联合优化模型

3．4 模型求解

3．4．1 粒子群算法简介

3．4．2 模型求解流程

3．5 本章小结

第4章 算例分析

4．1 旋转备用的最优配置

4．1．1 风电接入规模对旋转备用的影响

4．1．2 风电预测误差对旋转备用的影响

4．2 旋转备用的成本效益分析

4．2．1 成本效益分析法

4．2．2 旋转备用的成本效益分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介