基于风电注入功率概率模型的风电与电网协调规划研究

【摘要】：风电是洁净的可再生能源,大力开发可再生能源是合理调整电源结构的需要,是我国能源发展战略的重要组成部分,风能已成为当前利用规模最大、技术成熟度最高的可再生能源形式之一。风电的随机性和间歇性,决定了它必须由常规能源配合来满足电网连续供电的要求,应在电网规划的总体框架内纳入统一规划,有序进行。本文从风电注入功率模型、提高风电消纳的能力措施与机制以及风电与电网协调规划三个方面开展研究取得了一定的成果。风电功率的预测方法,并对风电出力的多时空尺度波动特性进行了分析和对基于时间序列和神经网络法的风电功率预测和风电场出力的纵向时刻概率分布特性进行了研究的基础上,本章提出了一种新的分析风电出力概率分布特征的方法。基于实测数据,对风电场在一年时间内每天的特定时间点处有功出力及有功出力变化率进行统计,得到对应时间点的概率分布结果。并对所提的风电出力的纵向时刻概率分布函数适用性进行了校验,效果良好。利用电动汽车的负荷特性及其接入电网技术与风电相协调来提高风电消纳能力的方法和提出了考虑风电场储能系统适应电网调度决策的储能容量优化计算模型；该模型以适应电网调度运行计划的风电场输出功率时段参考值为基础,同时计及风电场弃风能量与储能系统损失能量的影响,以储能投资成本及风电系统运行成本最小为目标函数,建立基于蓄电池储能系统的储能容量优化决策模型,并应用改进的粒子群算法进行求解。该方法使得经过储能系统作用输出的风电功率实现分时段平滑输出,以此实现储能系统与现有调度运行方式的有效衔接,同时达到最佳经济效益。考虑大规模风电接入电网的电网规划模型及输电网协调规划算法。并在18节点系统上进行了仿真,通过算例仿真分析可知该方法考虑了如未来发电的不确定性,风电出力的波动性以及负荷的不确定性等更多的不确定性的信息,兼顾了规划方案的安全性和经济性。求解时利用遗传算法搜索,按照给定的N-1静态安全过载概率值,所得规划方案在未来的不确定性环境下更具灵活性和适应性。基于风电注入功率概率模型的电网规划软件应用,该软件由输电网规划程序和规划方案评价程序两部分构成。采用改进遗传算法作为核心寻优方法实现输电网的规划,采用基于层次分析法约束锥的数据包络分析法对规划方案进行评价。可以实现含风电的输电网规划和规划方案的评价,操作简便,实用。 【关键词】：风电注入功率模型 电网协调规划 风电功率预测 风电出力概率分布
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM715
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题的背景和意义12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 论文的主要研究内容16-18
• 第二章 大规模风电接入的注入功率模型18-36
• 2.1 风电功率的分析和研究18-23
• 2.1.1 风电功率的预测方法18-20
• 2.1.2 风速的概率分布模型20-22
• 2.1.3 风速的分布与波动特性22-23
• 2.2 基于时间序列和神经网络法的风电功率预测模型23-28
• 2.2.1 数学模型23-25
• 2.2.2 风速预测模型25-26
• 2.2.3 风电功率预测模型26-28
• 2.3 风电场出力的纵向时刻概率分布特性研究28-35
• 2.3.1 原理及方法29-30
• 2.3.2 风电出力的纵向时刻概率分布函数拟合30-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 提高风电消纳能力措施与机制36-45
• 3.1 电动汽车的负荷特性及其接入电网技术36-39
• 3.1.1 电动汽车充电模式与充电模型36-38
• 3.1.2 电动汽车对电网的影响38-39
• 3.2 考虑调度计划和运行经济性的风电场储能容量优化计算39-44
• 3.2.1 蓄电池的数学模型39-41
• 3.2.2 储能容量优化模型41-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 风电与电网的协调规划研究45-57
• 4.1 考虑大规模风电接入的电网规划模型45-49
• 4.1.1 输电网规划的可靠性准则45-47
• 4.1.2 不确定性因素的模拟47-49
• 4.2 电网协调规划的算法研究49-55
• 4.2.1 算法简介50
• 4.2.2 算法流程50-52
• 4.2.3 算例仿真52-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第五章 基于风电注入功率概率模型的电网规划软件应用57-81
• 5.1 概述57
• 5.2 运行环境57
• 5.3 各菜单项功能57-81
• 5.3.1 设置57-59
• 5.3.2 初始电网数据59-62
• 5.3.3 规划水平年数据62-68
• 5.3.4 计算68-71
• 5.3.5 结果输出71-73
• 5.3.6 显示规划方案图73
• 5.3.7 建立评价作业73-79
• 5.3.8 综合评价79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 学位论文评阅及答辩情况表88

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