风光水气储联合系统调度优化方法研究

摘要

风力发电、光伏发电以其资源丰富、环保低碳等优点日益成为最具发展前景的新型能源。然而，随着大规模风电及光伏发电接入电网，其间歇性和随机性对电网的安全稳定运行带来极大挑战，尤其是风电及光伏发电难以准确预测，风电场及光伏电站稳定控制和快速调节性能较差，严重影响了电网的安全稳定运行和风光接纳能力，制约了我国风光产业的发展。为了解决大规模风光并网问题，本文提出了一种风光水气储联合系统调度优化方法，研究了相关电源发电特性、风光水气储联合系统日前调度策略和风光水气储联合系统日间调度策略。具体工作内容及成果如下:
　　分析相关电源的发电特性是研究风光水气储联合系统调度策略的前提。本文首先分析了风光出力的发电特性，说明了随着大规模风电及光伏发电接入电网，其间歇性和随机性仍然对电网的安全稳定运行带来极大挑战，并给出了优化模型中风光发电的约束处理;其次分析了抽水储能电站、燃气电站和电池储能电站的发电特性及相应的优化模型。
　　结合风光出力的短期预测，提出一种基于功率多频率尺度分析的风光水气储联合系统日前调度策略。该策略首先根据控制目标对风光出力进行滤波分析，提取不同频率尺度下的风光出力分量，制定各类补偿电站出力计划;然后利用改进粒子群优化算法并行优化各电站内部综合成本，计算联合系统总体输出功率;最后依据不同日前调度模式，考虑稳定性和风光消纳能力，优化风光水气储系统单位发电成本，制定站级出力计划。算例分析表明，与传统优化模型及优化算法相比，该方法能够很好的解决大规模风光并网的功率波动问题，实现联合系统的功率平稳输出，同时能够保证整个系统经济高效、低碳环保。
　　结合风光出力的拓展短期预测和超短期预测，提出一种基于时频双尺度分析的风光水气储联合系统日间调度策略。该策略依据日前调度计划，在对风电场、光伏电站出力的扩展短期预测和超短期预测的基础上，从时频双尺度两个角度进行日间滚动和实时调度分析，实现联合系统的日间调度。算例分析表明，该方法能够弥补基于风光出力短期预测的日前调度出力计划的误差，进一步解决大规模风光并网的功率波动问题，实现联合系统的功率平稳输出，同时能够保证整个系统经济高效、低碳环保。并说明了本文所提的风光水气储日间调度策略是风光水气储日前调度策略的重要补充，二者共同组成了解决大规模风光并网技术难题的风光水气储日间调度策略。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究目的和意义

1．1．1 我国风光发电发展现状

1．1．2 风光发电与其他形式能源联合运行的意义

1．1．3 课题提出

1．2 相关技术国内外研究现状

1，2．1 风光互补系统国内外研究现状

1．2．2 优化算法国内外研究现状

1．3 本论文的主要工作

1．3．1 风光水气储发电特性分析及其优化模型建立

1．3．2 风光水气储联合发电系统日前调度策略

1．3．3 风光水气储联合发电系统日间调度策略

第2章 风光水气储发电特性分析及其优化模型

2．1 风光发电特性研究

2．1．1 风光发电特性分析

2．1．2 风光发电约束条件

2．2 抽水储能电站发电特性研究

2．2．1 抽水储能电站发电特性分析

2．2．2 抽水储能电站优化模型

2．3 燃气电站发电特性研究

2．3．1 燃气电站发电特性分析

2．3．2 燃气电站发电优化模型

2．4 电池储能电站发电特性研究

2．4．1 电池储能电站发电特性分析

2．4．2 发电优化模型

2．5 小结

第3章 基于功率多频率尺度分析的风光水气储联合系统日前调度策略

3．1 风光互补系统日前调度策略研究

3．1．1 风光互补系统类型设计

3．1．2 日前调度模式设计

3．1．3 CS日前调度策略

3．2 CS优化模型

3．2．1 CS优化模型

3．2．2 CS约束

3．3 基于多频率尺度的优化模型求解

3．3．1 多频率尺度分析模型

3．3．2 系统出力优化

3．3．3 站内机组优化

3．4 算例分析

3．4．1 算例系统

3．4．2 各类CS相关指标比较分析

3．4．3 不同日前调度模式比较

3．4．4 不同废气处理价格对运行模式选择的影响

3．4．5 CS5日前调度出力分析

3．5 小结

第4章 基于时频双尺度分析的风光水气储联合系统日间调度策略

4．1 IS日间调度策略研究

4．1．1 IS日间调度策略

4．1．2 日间调度模式设计

4．2 IS日间调度优化模型

4．2．1 IS优化模型

4．2．2 IS约束

4．3 IS日间调度优化模型求解

4．3．1 时频双尺度分析模型

4．3．2 系统出力优化

4．3．3 站内机组优化

4．4 算例分析

4．4．1 算例系统

4．4．2 不同日间调度模式比较

4．4．3 水气储日间调度出力分析

4．4．4 IS日间调度与日前调度对比分析

4．5 小结

第5章 结论和展望

5．1 本文工作与结论

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

附录