基于鲁棒优化的风电并网穿透功率极限研究

【摘要】：风能凭借其清洁、绿色、可再生的优点,近年来被世界各国广泛开发和利用,随着风机制造业的蓬勃发展,风电并网技术的逐渐成熟,风力发电的成本不断下降,风力发电将缓解能源紧缺、降低温室气体排放、提高环境质量,为社会带来了显著的经济效益与环境效益。 由于目前大型的风电场越来越多,其并网运行将会对电力系统带来诸多的影响,因此,研究风电场并网的相关问题是十分必要的。其中,在风电场的规划阶段,如何确定一个风电场的穿透功率极限成为了规划设计人员必须考虑的问题。 鲁棒优化是不确定优化研究领域中的一个分支,是一种含有不确定输入的优化问题的建模方法,其主要特点是对于模型中不确定参数不需要假定随机参数的分布,扰动对于其优化结果的影响不大,适用于一些含有随机性参数,对稳定性要求比较高的问题。 本文在分析比较风电场穿透功率极限的各种计算方法的基础上,考虑到风速的随机性、风力发电机组出力的不确定性,采用有效的随机优化方法,将风速作为一个随机变量,采用盒式集合来表示风速的不确定性,利用鲁棒优化方法不需要知道不确定量的概率分布函数的特点,建立了在一定安全约束条件下的风电场最大装机容量的优化模型。为了使得模型易于求解,采用了优化对偶理论对其进行简化,将约束条件中的不确定量转化为确定量的形式,使得模型变换为易于求解的线性规划模型。 通过对IEEE30节点系统,采用三种不同的方案进行计算和分析比较,结果表明,不同的并网节点,不同的风速波动范围,不同的风机参数等各种因素对风电场穿透功率极限水平有着明显的影响,并且说明“盒式集合”鲁棒优化的计算风电场最大装机容量的模型和方法可行、有效、快捷。这对于风电场选址和并网的规划以及接入系统设计有着重要的参考意义。 【关键词】：风电场 穿透功率极限 最大装机容量 鲁棒优化 盒式集合
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外发展与研究现状11-14
• 1.2.1 国外风力发电发展现状11-12
• 1.2.2 国内风电发展现状12-14
• 1.3 风电并网的主要问题14-16
• 1.4 论文的主要工作16-17
• 第二章 鲁棒优化理论及对偶理论17-27
• 2.1 鲁棒优化概述17-18
• 2.1.1 鲁棒优化的基本原理17-18
• 2.1.2 鲁棒优化适用范围与研究思路18
• 2.2 鲁棒优化的发展18-21
• 2.3 鲁棒优化模型21-24
• 2.3.2 鲁棒线性优化模型22-23
• 2.3.3 鲁棒二次优化模型23
• 2.3.4 鲁棒半定优化模型23-24
• 2.4 对偶理论24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 风电并网穿透功率极限27-34
• 3.1 风电场穿透功率极限的定义27-28
• 3.2 影响风电场穿透功率极限的主要因素28-29
• 3.3 风电场穿透功率极限的主要分析方法29-33
• 3.3.1 数字仿真法29
• 3.3.2 带约束的优化方法29-31
• 3.3.3 工程应用算法31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 盒式集合鲁棒优化的风电场穿透功率模型34-41
• 4.1 风电场的输出功率34-35
• 4.2 风电穿透功率优化模型及盒式鲁棒优化模型35-37
• 4.2.1 风电穿透功率优化模型35-36
• 4.2.2 盒式鲁棒优化模型36-37
• 4.3 盒式鲁棒优化模型的变换37-40
• 4.3.1 等式约束的变换37-38
• 4.3.2 不确定参数的变换38-39
• 4.3.3 盒式鲁棒优化最终计算模型39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 算例与分析41-48
• 5.1 基本计算条件及计算方案41-42
• 5.2 IEEE30 节点系统穿透功率计算模型转换42-44
• 5.3 计算结果及分析44-46
• 5.4 与其他方法的比较46
• 5.5 本章小结46-48
• 结论与展望48-49
• 参考文献49-52
• 致谢52-53
• 附录 A 攻读学位期间发表的论文目录53-54
• 附录 B 攻读硕士学位期间参加的相关课题54-55
• 详细摘要55-62

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