风电预测、协同调度及电网电压安全评估研究

【摘要】：常规化石能源的不断消耗以及引起的碳排放、环境污染等问题日趋严重,寻求清洁高效的可再生资源以代替可耗竭的化石能源已受到人们的普遍关注。利用风电、光伏等可再生资源代替化石能源,对于降低碳排放,改善能源结构将起到重要的作用,但由于可再生资源具有明显的间歇性以及波动性,使可再生能源发电及其并入电网调控的难度不断增加,而且近几年,以降低碳排放、节约常规能源和减少环境污染为目的的电动汽车,随机的不加引导的接入电网进行自由充电,都会使电源侧和负荷侧呈现出一定的非可控性,由此给电网的调控带来了新的挑战。在建设坚强智能电网的背景下,为了应对特高压交直流以及可再生能源和电动汽车的不断广泛接入带来的影响,研究风电并网条件下的电网调控和安全评估,对于降低电网安全稳定运行的风险,提高电网运行的经济性都具有重要的经济和现实意义。 在以上背景下,本文在对风电波动规律分析的基础上,以实现坚强的智能电网为核心,开展了风电功率预测、风电等可再生资源与电动汽车的协同调度以及风电并入电网背景下的电网安全评估的研究,主要工作和创新成果如下： (1)利用混沌理论揭示了风电功率序列内在的动态特性。在风电功率时间序列相空间重构的基础上计算了风电序列的最大Lyapunov指数,验证了风电时间序列的混沌特性：由于直接采用Volterra滤波器多步预测法对风电序列进行超短期预测误差较大,利用局域多步预测法以及最大Lyapunov指数法的预测结果并结合有序算子和加权马尔科夫链对Volterra滤波器的预测结果进行了校正。仿真结果表明,在实现风电功率的超短期预测过程中,校正预测模型有效的提高了Volterra滤波器的预测精度,其为利用Volterra滤波器多步法进行风电功率超短期预测提供了有益的参考。 (2)针对风电功率的短期预测问题,分别提出了熵和极端学习机以及储备池的风电组合预测模型。首先利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)将风电功率分解为一系列具有不同特征尺度的子序列;在此基础上,利用熵对不同尺度的子序列进行复杂度分析,根据子序列的不同熵值进行归类叠加产生新的子序列。最后利用交叉验证法和重构相空间法确定了学习机的各种参数和输入维数,再利用极端学习机、储备池和最小二乘支持向量机分别对各子序列进行建模预测分析,仿真结果表明基于储备池和极端学习机组合预测模型无论在预测精度和训练速度上都明显优于最小二乘支持向量机的组合预测模型,而且相对于混沌理论,其既适用于超短期预测又适用于短期预测,同时又具有较高预测精度,为实现风电在线的较高精度预测提供了可能。 (3)针对风电以及电动汽车的广泛发展,考虑风光预测结果的基础上,提出了上种计及风电出力不确定性的地区电网的电动汽车充电调度方法。首先为了减小地区电网等效负荷峰谷差和购电成本,建立了电动汽车充电的多目标非线性混合整数优化调度模型。其次利用模糊集理论在风电出力模糊化的基础上将多目标模糊优化模型转化为单目标的非线性优化模型。以某地区电网的数据为算例,用改进的粒子群算法对提出的多目标模糊优化模型进行求解,验证了模型的有效性和求解方法的可行性,为风电和电动汽车的协同优化调度提供了一条有效途径。 (4)在风电并入电网会对电网的安全运行产生影响的背景下,在信号能量法的基础上,考虑稳定性理论的超调量和综合考虑超调量和调节时间的思想,提出了充分计及模型动态特性的电网电压稳定性能工程评估的方法,即综合指数和累积指数两种指标。在利用PSS/E的仿真功能得到电网节点电幅出值的信息基础上,考虑分时段的信号能量谱,提出了信号能量综合指数和累积指数指标,以确定电网中电压稳定的薄弱节点。最后利用传统电压稳定分析理论中的方法,对山东电网2010年冬的系统数据进行对比分析,在计及电源和风机模型的前提下,本文方法在实际工程应用中与传统分析方法具有较好的一致性性,可为电网的电压安全的工程应厂用评估提供一种有益的参考。 【关键词】：电网 风电预测 混沌 熵 极端学习机 储备池 电动汽车 安全评估
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM73
【目录】：

• 目录5-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 课题背景与意义13-14
• 1.2 课题研究现状回顾与评述14-21
• 1.2.1 风电场功率预测的研究14-17
• 1.2.2 风电并网与电动汽车的协同调度研究17-19
• 1.2.3 电网电压安全分析研究19-21
• 1.3 目前研究存在的主要问题21-22
• 1.4 本文的主要工作和成果22-25
• 第2章 基于混沌理论的风电功率超短期预测25-41
• 2.1 引言25-26
• 2.2 重构相空间26-30
• 2.2.1 互信息法确定时间延迟27-28
• 2.2.2 C-C法确定时间延迟和嵌入维数28-29
• 2.2.3 风电功率时间序列的混沌特性识别29-30
• 2.3 风电功率时间序列的混沌预测模型30-34
• 2.3.1 Volterra滤波器自适应预测模型31-32
• 2.3.2 局部自适应预测模型32-34
• 2.4 加权马尔可夫链34-37
• 2.4.1 马尔科夫链34
• 2.4.2 加权马尔科夫链34-37
• 2.5 算例分析37-40
• 2.6 本章小结40-41
• 第3章 基于学习机的风电功率组合预测模型41-61
• 3.1 引言41-42
• 3.2 样本熵和ELM的风电功率组合预测模型42-52
• 3.2.1 经验模态分解42-43
• 3.2.2 样本熵43-44
• 3.2.3 极端学习机44-46
• 3.2.4 基于SE和ELM的风电功率预测模型46-49
• 3.2.5 算例分析49-52
• 3.3 基于储备池的风电功率组合预测方法52-59
• 3.3.1 集成经验模态分解(EEMD)52-53
• 3.3.2 回声状态网络(ESN)53-55
• 3.3.3 基于EEMD-近似熵的风电预测模型55-56
• 3.3.4 算例仿真56-59
• 3.4 本章小结59-61
• 第4章 地区电网风电与电动汽车的协同调度61-73
• 4.1 引言61-62
• 4.2 目标函数62-65
• 4.2.1 等效负荷方差和62-63
• 4.2.2 购电成本63-65
• 4.3 模型的求解65-68
• 4.3.1 求属度函数的确定65-67
• 4.3.2 改进的粒子群算法(PSO)67-68
• 4.4 算例分析68-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 风电并入的电网电压安全评估工程应用73-87
• 5.1 引言73-74
• 5.2 信号能量法基础74
• 5.3 信号能量综合指数(SEAI)74-80
• 5.3.1 SEAI法工程算例应用75-78
• 5.3.2 传统方法工程算例分析78-80
• 5.4 累积指数指标80-86
• 5.4.1 波动强度80
• 5.4.2 经典二阶系统阶跃响应信号分析80-81
• 5.4.3 累积指数81-82
• 5.4.4 工程算例分析82-85
• 5.4.5 传统分析方法工程应用分析85-86
• 5.5 本章小结86-87
• 第6章 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-99
• 附录A 第3章模型参数数据99
• 附录B 第5章算例数据99-103
• 致谢103-105
• 攻读博士学位期间发表与录用的学术论文105-107
• 攻读博士学位期间参与的课题研究与项目研发107-108
• 学位论文评阅及答辩情况表108

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

应用电导探针技术识别气液两相流流型方法及电导波动信号噪声的辨识    周云龙;张学清;孙斌;

梯级水电站多目标模糊优化调度模型及其求解方法    胡国强;贺仁睦;

时空协调的大停电防御框架 (二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控制    薛禹胜;

含风电场电力系统经济调度的模糊建模及优化算法    陈海焱;陈金富;段献忠;

一种基于连续潮流的在线静态稳定综合评估方法    赵晋泉;王毅;李可文;方朝雄;黄文英;

地区电网风电场功率超短期预测方法    李智;韩学山;韩力;康凯;

基于时间连续性及季节周期性的风速短期组合预测方法    蒋小亮;蒋传文;彭明鸿;林海涛;李子林;

基于非参数回归模型的短期风电功率预测    王彩霞;鲁宗相;乔颖;闵勇;周双喜;

计及电动汽车和风电出力不确定性的随机经济调度    赵俊华;文福拴;薛禹胜;董朝阳;辛建波;

消纳大规模风电的多时间尺度协调的有功调度系统设计    张伯明;吴文传;郑太一;孙宏斌;

风电规律预测及对电网运行影响的研究    李智

广域环境下的电网静态稳定性能态势评估研究    刘道伟

相空间重构与支持向量机结合的短期负荷预测研究    郑永康

混沌时间序列预测与储备池机器学习方法研究    史志伟

基于改进粒子群算法的配电网电压无功优化控制    贾德香;韩净;

安徽电网暂态电压稳定性初步研究    叶斌;石磊;穆晓立;

基于电压风险的电力系统预防控制    余志国;陈为化;王超;朱韬析;

安徽电网动态安全监测预警与辅助决策系统的研发和应用    谢大为;葛斐;

基于小波分析与神经网络的风电场短期风速预测    储茂得;周松林;

基于主元分析的转炉终点ESN静态预测模型    王玉昆;张勇;

基于CPSO和SVM的混沌时间序列预测    郭良栋;田江;丛晓东;

远距离大容量风水互补系统的优化调度    田建伟;胡兆光;吴俊勇;周景宏;

基于模糊控制的智能风力发电机机舱控制    王海军;董海鹰;

风力发电机组偏航控制系统    张嘉英;王文兰;蔡永刚;

电动汽车大规模充电控制技术研究    王科;张乐平;吴俊阳;张明明;雷金勇;

基于电动汽车集中充电的风电消纳模式研究    冯利民;李群英;姚志忠;李成钢;

电动汽车与智能电网双向互动的动态经济调度    白晓清;韦化;陈英杰;黄锋;

电动汽车与电网互动实验平台的设计与搭建    胡泽春;项顶;宋永华;毕大强;

广义智能控制的内涵及其兼容性    韩忠旭;

一种基于虚假最近邻点法的话务量预测模型    钟秉翔;

电力系统连锁故障评估综述    暴海峰;

光伏发电预测技术的应用    王增新;苏适;田沛;

基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究    陆晔;滕蓓;祁恩荣;

电力系统静态电压安全问题的概率评价    李生虎;丁明;汪兴强;

面向异构数据源的网络安全态势感知模型与方法研究    李建平

水下目标的时间反转法声探测技术应用研究    雷亚辉

基于MAS的智能电压控制系统研究    陈得宇

海杂波的特性分析与目标检测处理    苏晓宏

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

基于事故链的电力系统连锁故障风险评估与预防控制研究    王英英

受端系统暂态电压稳定机理研究    仲悟之

电力系统大停电的自组织临界特性研究    于群

电网多数据源在线诊断方法研究    周子冠

最优协调电压控制的直接动态优化算法研究    郑文杰

基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究    纪二云

吉林省洮南风电场选址及长远发展分析    陈海清

梯级水电站群中长期多目标优化调度方法    范祥莉

大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析    魏义利

多变量时间序列预测与储备池优化方法研究    穆大芸

基于中间件的电力信息集成系统的研究    李莹

兆瓦级风力发电机组整机结构强度分析    金大伟

考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究    周志飞

分岔理论在风电系统电压稳定分析中的应用    许珊珊

风电场动态无功补偿方案设计    冯凯辉

并网型大型风电场风力发电功率-时间序列的混沌属性分析    王丽婕;廖晓钟;高爽;冬雷;

金沙江流域月径流时间序列的混沌分析    刘国;黄胜;许模;毛邦彦;

强噪条件下基于小波降噪的陀螺仪声信号处理方法    胡柏青;魏峥;王伯雄;李安;

灰色模型在普通日短期电力负荷预测中的应用    李鹰,赵振江,吴松涛

动态优化调度积留量法的基本理论──动态负荷瓶颈序列与临界紧段落分析    韩学山，柳焯

动态优化调度积留量法的基本理论──紧段落与准备段落的分析    韩学山，赵国梁，柳焯

动态优化调度积留量法的基本理论──动态优化调度的解耦求解模型    韩学山，徐志勇，柳焯

一种求解非线性规划问题的混合粒子群优化算法    董颖,唐加福,许宝栋,汪定伟

基于随机模拟粒子群算法的含风电场电力系统经济调度    江岳文;陈冲;温步瀛;

基于粒子群优化算法和动态调整罚函数的最优潮流计算(英文)    赵波,郭创新,曹一家

混沌时间序列的长期预测方法研究    席剑辉

数据挖掘和人工智能理论在短期电力负荷预测中的应用研究    冯丽

基于电力负荷时间序列混沌特性的短期负荷预测方法研究    雷绍兰

带惩罚项的BP神经网络训练算法的收敛性    邵红梅

小波支持向量回归模型及其应用研究    胡丹

受端系统小扰动电压稳定问题的研究    张艳萍

风电场功率短期预测方法研究    韩爽

机组组合理论与算法研究    杨朋朋

可再生能源发电并网协调策略的研究    于大洋

非线性分位点回归模型的统计诊断    周影辉

基于实测运行数据的风电场整体模型的研究    胡雅娟

风电机输出功率波动平抑控制的可行性研究    黄亚峰

供电企业员工岗位技能培训模式初探    马龙;

长治电网限制短路电流水平的探讨    苗艳红;

后信息化时代的电网模式    苟宝宝;洪著财;

电网发展与人才队伍建设的研究与分析    何晓英;

智能电网的发展现状、优势及前景    周勇;

思科致力于推动全球智能电网发展    

智能电网两大文件近期将发布 产业链将超过3G    

推进信息化领域的行业融合 促进智能电网发展    王永干;

智能电网的发展状况及其功能特点    张广鑫;

借助物联网构建坚强智能电网    李祥珍;

智能电网之初探    贺勋;

面向21世纪的我国统一坚强智能电网及应用    汪永华;汪凤凤;

智能电网及国内外发展概述    王正风;高涛;

智能电网的进展及关键技术的综述    杨劲松;

物联网技术在智能电网中的应用分析    马润;

智能电网及其发展态势分析    王锐;谢兰;吴文凯;杨昆;

智能电网统计指标研究    刘俊;

智能电网时代继电保护技术发展趋势    傅家祥;

电池储能系统在智能电网中的应用    刘怡;陆志刚;雷金勇;李勇琦;

智能网络通信技术在微型智能电网中的应用    赵大平;张海亮;

科技创新给力电网发展    张剑

政企携手共推电网发展    记者 郝宏升　通讯员 宋立新

五年投资68亿元加快南昌电网发展    记者 张志勇

共推智能电网发展 力促节能减排成效    记者 索阿娣

我市加快推动开封电网由大向强转变    记者 尚新民

呼辽工程：转变电网发展方式的生动实践    本报记者 高乾　刘文硕 通讯员 王立国 刘环

规划引路构建“节能电网”    

智能电网是战略性基础设施    本报记者 陆振华

落实“一特四大”战略 推进电网科学发展    余卫国

实现电网动态评估在线化    记者李岚峰 张哲

风电预测、协同调度及电网电压安全评估研究    张学清

促进我国智能电网发展的政府责任分析    张刚

三级电网体系结构智能规划的若干关键问题研究    吴耀文

含微电网的智能配电网规划理论及其应用研究    刘壮志

智能电网技术经济综合评价研究    陈安伟

主动配电网计划孤岛与日前调度方法研究    高燕

电网设备状态检修策略的研究    郇嘉嘉

含光伏电源的微电网储能控制技术研究    林少伯

“两型电网”发展建设评价体系及应用研究    施慧

智能电网条件下输电检修优化模式与实施方案研究    黄立新

面向未来智能电网的智能调度研究    狄义伟

微电网中分布式电源以及大功率电力电子器件的控制与改进    池海涛

电网协调程度评估及协调规划方法研究    傅美平

电网协调程度评估及协调规划方法研究    傅美平

电网施工企业电网抢修应急组织管理研究    朱广弘

惠州智能电网用户侧营配一体化发展研究    于俊涛

微电网分散控制与保护模式研究    李芃

衢州电网智能化探索    杨威

微电网多层次综合保护方法研究    梁婷婷

微电网及智能配电网的能量管理与故障恢复    王兆宇