基于风电水电联合运行的中长期机组组合研究

【摘要】：风能是一种蕴藏丰富、成本低廉的可再生清洁能源。近年来,随着世界各国越来越认识到开发与利用风电的重要性,风电发展速度十分迅猛,风电并网比例逐年增大。然而,风具有的随机性和波动性等自然特性使得风电功率输出具有很强的波动性和不可预测性,风电并网给系统的安全稳定运行带来了很大影响,给系统的安全经济调度带来了新的挑战。 电力系统的中长期机组组合问题是电网中期计划制作中一项重要而又非常复杂的任务,它要求在同时考虑电力系统电力电量需求及各机组具体运行参数约束等条件下,合理安排未来月份的电站开机方式、出力计划,并确定设备利用率。由于目前的技术水平下,中长期尺度下的风电功率还无法预测,目前已有的中长期机组组合研究均不考虑风电,这无疑会丧失一部分风电并网带来的经济效益和环境效益。因此,使用合理的方法将风电参与到中长期机组组合当中具有重要的意义。 水电和风电在各自出力特性上具有自然性和技术性的互补,因此可以利用可调节水电站平抑风电输出的波动。在此基础上,本文将风电与水电作为一个联合系统,采用由水电提供容量支持,由风电与水电共同提供电量支持的方式构建了两种风电水电的联合运行方式。 基于上述两种风电水电联合运行方式,本文分别建立了两种含风电场的中长期机组组合模型。第一种模型以节能调度下传统电力系统机组组合模型为基础,以常规发电机组煤耗量最低为目标,基于风电月度预测电量,采用风电水电联合运行方式协调各机组的优化运行。在该模型基础上,基于风电的月度日统计特性,提出了第二种中长期机组组合模型——考虑风电日平均出力曲线的风电水电联合运行方式下的中长期机组组合模型。 以修改后的IEEE20机组标准测试系统为例,采用所提两种模型进行仿真验证。仿真结果表明,同不考虑风电的中长期机组组合相比,利用本文所提两种模型所得到的机组组合方案,不仅运行成本降低,开机频率减少,而且火电机组的开机容量也有所降低。并且,同考虑风电月度预测电量时的运行方式相比,考虑风电日平均出力曲线的运行方式的节能效果更好。上述仿真结果表明,本文所提模型可行且有效,为含风电场的中长期机组组合制定方法提供了一种新的思路。 【关键词】：中长期机组组合 风电 水电 联合运行 风电月度预测电量
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM715;TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 国内外风电发展现状及未来发展趋势9-12
• 1.2 大规模风电并网后对电力系统经济调度的影响12-15
• 1.2.1 风电大规模并网对系统稳定性的影响13
• 1.2.2 风电大规模并网对经济调度的影响13-15
• 1.3 风电参与的机组组合问题研究意义与研究现状15-17
• 1.3.1 风电参与的机组组合问题研究意义16
• 1.3.2 风电参与的机组组合问题研究现状16-17
• 1.4 含风电的中长期机组组合问题研究的必要性17
• 1.5 论文主要工作17-19
• 2 中长期机组组合概述19-28
• 2.1 中长期机组组合问题19-20
• 2.2 中长期机组组合模型与求解20-27
• 2.2.1 节能发电调度下的中长期机组组合模型20-22
• 2.2.2 均衡发电量调度模式下的安全约束中长期机组组合模型22-25
• 2.2.3 等装机利用小时数要求下的中长期机组组合模型25-27
• 2.3 本章小结27-28
• 3 风力发电与水力发电相关理论28-38
• 3.1 风力发电原理与并网28-31
• 3.1.1 风力发电机构成28
• 3.1.2 风力机的空气动力学原理与功率输出特性28-30
• 3.1.3 风电并网30-31
• 3.2 水力发电31-35
• 3.2.1 水力发电概述31-33
• 3.2.2 水力发电的基本原理和种类33-35
• 3.2.3 水电站的功率出力和发电量计算35
• 3.3 风电与水电出力的互补特性35-37
• 3.3.1 风电与水电的出力特性35-36
• 3.3.2 风电与水电出力特性的自然性互补36-37
• 3.3.3 风电与水电出力特性的技术性互补37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 基于风电水电联合运行的中长期机组组合38-49
• 4.1 基于风电水电联合运行的中长期机组组合运行原理38-39
• 4.1.1 考虑风电月度预测电量的风水电联合运行方式38-39
• 4.1.2 考虑月度风电日平均出力曲线的风水电运行方式39
• 4.2 基于风电水电联合运行的中长期机组组合数学模型39-44
• 4.2.1 目标函数40
• 4.2.2 约束条件40-44
• 4.3 模型的线性化表达44-46
• 4.3.1 目标函数的线性化处理44-45
• 4.3.2 约束条件的线性化处理45-46
• 4.4 模型求解方法46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 算例分析49-64
• 5.1 算例系统介绍49-51
• 5.2 算例仿真分析51-63
• 5.2.1 不考虑风电时的中长期机组组合模型仿真51-54
• 5.2.2 考虑风电月度预测电量的中长期机组组合模型仿真54-58
• 5.2.3 考虑风电日平均出力曲线的中长期机组组合模型仿真58-63
• 5.3 仿真结果比较分析63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

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