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电力系统柔性分析与风电穿透功率极限研究

作　者: 白玉东
导　师: 王承民
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 不确定参数柔性分析风电穿透功率极限拉格朗日函数鞍点理论线性化
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

智能化是电网发展的最终目标,而柔性化技术是智能化电网发展的必要手段。目前,电力系统的柔性应用还不广泛,在规划和调度中的应用才刚刚开始,大部分应用主要集中在柔性交流输电方面。柔性交流输电(FACTS),也称为灵活交流输电系统,是指应用于交流输电系统的电力电子装置,其中“柔性”是指电力系统利用电力电子装置对电压电流的可控性。随着现代电网智能化、柔性化的发展,基于电力电子技术的柔性化电力技术已很难满足电力系统灵活性的需要,电力系统的柔性更多的是体现在系统参数变化情况下系统的可控性和响应能力,特别是间歇性能源的开发和利用对电力系统的灵活性提出了更高的要求。风力发电是目前技术最为成熟的可再生能源发电方式之一,但风电是间歇性能源,随着风电并网容量在电力系统中比例的增大,大型风电场并网对电力系统运行的影响也越来越明显。为了能在系统正常运行的前提下,尽可能地利用风能,确定一个风电场的穿透功率极限及其影响因素成为了规划设计风电场时迫切需要解决的问题。本文在智能电网研究的背景下,研究适用于现代电网智能化发展的柔性概念和分析方法,并将其应用于新能源的开发和利用中。本文从电力系统灵活性角度出发,分析了目前电力系统柔性应用的不足,提出了适用于现代电网智能化发展的柔性概念。通过不确定参数的柔性化表示,首先建立了电力系统的固定柔性评价模型,用以判断电力系统在负荷、发电功率和技术参数等变化的情况下,是否能够安全、可靠的运行;接着通过定义柔性指数,建立了可变柔性评价模型,用以评估和分析电力系统的安全、可靠性运行裕度;最后在上述柔性评价模型的基础上引入经济性函数,分别建立了电力系统柔性优化模型和优化柔性模型,并表明了电力系统的柔性优化和优化柔性问题,不仅是针对状态变量和控制变量的优化,还包括对参数的优化,是针对经济性、安全性和可靠性的综合优化。最后将电力系统柔性评价应用到风电穿透功率极限的研究中,通过对风电功率随机性的柔性化表示,建立了风电穿透功率极限求解模型,并进一步将风电功率随机性对系统的影响量化为柔性成本计入风电运行价值函数中,建立了风电并网容量优化柔性数学模型,实现了风电运行价值和风电并网容量折中决策,适应了电网规划部门的实际需求。最后,采用IEEE30节点算例对本文所提出的方法进行了验证。研究结果表明,风电功率的柔性化表示完全反应出了风电出力随机性强的特点,柔性评价分析实现了传统确定性分析方法向不确定领域的延伸,是一种面向不确定信息的确定性分析方法。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 选题的背景、目的及意义  11-13
  1.2 风力发电发展现状  13-16
  1.3 柔性技术研究现状  16-19
  1.4 本文主要内容  19-20
  1.5 本章小结  20-21
第二章风电穿透功率极限  21-28
  2.1 风电穿透功率极限定义  21
  2.2 风电穿透功率极限影响因素  21-22
  2.3 风电穿透功率极限计算方法  22-27
    2.3.1 时域仿真法  22
    2.3.2 稳态潮流仿真法  22-23
    2.3.3 静态安全约束优化法  23-24
    2.3.4 频率约束法  24
    2.3.5 其他改进算法  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章电力系统柔性概念  28-33
  3.1 不确定参数的柔性化表示  28-30
  3.2 电力系统的柔性分类与描述  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章电力系统柔性评价分析  33-47
  4.1 固定柔性评价分析  33-34
  4.2 可变柔性评价分析  34-35
  4.3 电力系统柔性优化问题  35
  4.4 电力系统优化柔性问题  35-36
  4.5 模型求解  36-46
    4.5.1 固定柔性评价模型求解  36-38
    4.5.2 可变柔性评价模型求解  38-40
    4.5.3 柔性优化问题求解  40-43
    4.5.4 优化柔性问题求解  43-46
  4.6 本章小结  46-47
第五章电力系统柔性评价在风电穿透功率极限计算中的应用  47-52
  5.1 风电功率的柔性化表示  47-48
  5.2 风电穿透功率极限计算建模  48-49
  5.3 算例分析  49-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章计及柔性成本的风电并网容量优化  52-59
  6.1 风电功率柔性成本  52-53
  6.2 风电运行价值  53-54
  6.3 计及柔性成本的风电并网容量优化建模  54-55
  6.4 算例分析  55-58
  6.5 本章小结  58-59
第七章总结及展望  59-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  65

电力系统柔性分析与风电穿透功率极限研究

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