风电大规模接入下的电力系统可靠性评估

【摘要】：随着世界能源需求的增长以及化石燃料资源日趋枯竭,可再生能源的开发与利用越来越多的受到各国政府的重视。由于风力发电技术发展较快而且相对成熟,此外风力发电的成本相也对低廉,综合这些有利因素,风力发电逐渐成为常规能源发电的一种最主要的替代形式。但是由于风能具有随机性和间歇性的特点,风电机组输出功率波动大、难以控制,大规模风电并网之后,其对电力系统的稳定安全可靠运行带来了巨大的影响,尤其是在电力系统可靠性方面。本文在深入分析了风力发电特点的基础之上,建立了含风电场的电力系统元件可靠性模型,以反映电力系统元件故障、负荷波动等不确定性以及风能的随机性,并基于蒙特卡洛模拟法,提出了含风电场的电力系统可靠性评估方法,针对风电并网给电力系统可靠性带来的影响进行深入研究。本文进行的主要工作内容如下：(1)课题背景介绍。阐述了研究含风电场的电力系统可靠性的重要性和必要性,总结了含风电场的电力系统可靠性评估的国内外研究现状,构架了全文的主要研究内容。(2)建立电力系统元件可靠性模型。模型是电力系统可靠性评估的基础,本文根据风能随机性的特点建立了反映风电场风速的概率分布模型——威布尔分布模型。此外,在风场风速随机概率分布模型的基础之上,充分考虑了风电机组输出功率与风场风速以及风电机组强迫停运率等不确定因素的关系,建立了风电场的可靠性模型。同时,还建立了计及风电场的电力系统潮流计算模型(3)提出基于蒙特卡洛模拟法的含风电场的电力系统可靠性评估方法。蒙特卡洛模拟法是电力系统可靠性评估普遍采用的数学方法,本文详细介绍了基于非序贯和序贯蒙特卡洛模拟法的电力系统可靠性评估方法的基本原理和特点,比较了两种评估方法的优缺点,并介绍了电力系统可靠性评估的常用指标及其计算方法。本文提出了基于蒙特卡洛模拟法的含风电场的电力系统可靠性评估方法,并介绍了评估方法具体的评估内容和步骤,给出了具体的评估流程。(4)研究风电并网对电力系统可靠性的影响。以含风电场的改进IEEE-RTS79测试系统为例,对风电场的接入位置、风电场的接入方式、风电场的容量等因素逐一分析,并通过系统的切负荷概率LOLP和期望切负荷量EDNS这两个系统可靠性指标来研究风电并网对电力系统可靠性的影响。 【关键词】：风电场 电力系统 可靠性评估 蒙特卡洛模拟法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM732;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 电力系统可靠性评估11-13
• 1.2.2 含风电场的电力系统可靠性评估13-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第2章 含风电场的电力系统可靠性模型16-21
• 2.1 风电场可靠性模型16-18
• 2.1.1 风速的概率分布模型16
• 2.1.2 风电机组出力模型16-17
• 2.1.3 风电机组的停运模型17-18
• 2.2 常规元件可靠性模型18-19
• 2.3 负荷模型19-20
• 2.3.1 峰荷的模糊模型19-20
• 2.3.2 负荷持续曲线的离散概率分布20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 电力系统可靠性评估基础理论21-28
• 3.1 可靠性评估方法21-22
• 3.1.1 解析法21
• 3.1.2 模拟法21-22
• 3.2 基于不同抽样原理的蒙特卡洛模拟法22-25
• 3.2.1 非序贯蒙特卡洛模拟法22-24
• 3.2.2 序贯蒙特卡洛模拟法24-25
• 3.3 可靠性评估指标25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 基于蒙特卡洛模拟法的电力系统可靠性评估方法28-39
• 4.1 引言28
• 4.2 状态抽样28-30
• 4.2.1 非序贯蒙特卡洛模拟法28-29
• 4.2.2 序贯蒙特卡洛模拟法29-30
• 4.3 状态分析30-36
• 4.3.1 潮流计算30-33
• 4.3.2 系统解列的判断33
• 4.3.3 最优负荷消减模型33-36
• 4.4 误差分析与收敛判据36-37
• 4.5 评估流程37-38
• 4.6 本章小结38-39
• 第5章 风电并网对电力系统可靠性的影响39-45
• 5.1 算例描述39
• 5.2 风电并网对电力系统可靠性的影响39-40
• 5.3 风电渗透率对电力系统可靠性的影响40-42
• 5.4 风电并网位置对电力系统可靠性的影响42-43
• 5.5 风机故障相关性对电力系统可靠性的影响43-44
• 5.6 本章小结44-45
• 第6章 结论与展望45-47
• 6.1 结论45
• 6.2 展望45-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作51-52
• 致谢52-53
• 作者简介53

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