考虑冰灾和特高压输送风电湖北电网适应能力评估

【摘要】：由于电力负荷的高速增长、能源和负荷中心的逆向分布,使得大规模风电开发和特高压输电通道建设成为我国电网发展的必然。湖北电网位于华中电网的中心,在特高压全国联网和风电消纳中处于重要地位。然而频频发生的因恶劣气候而导致的电网大范围故障反映出电网安全性的薄弱环节。此外,负荷的高水平增长和风电的接入,使得电网负荷峰谷差逐渐增大,电网调峰难度日益增加。在此背景下,本文对湖北电网现有网架结构在极端恶劣气候下的安全稳定水平进行了评估,进而研究了湖北电网在特高压和风电接入后的调峰能力及方案。 首先,基于微气象条件,建立了导线的覆冰厚度与气象要素关系的多元线性回归模型。考虑海拔修正系数,建立了输电线路覆冰厚度年极大值的概率计算模型,得到了不同覆冰设计水平的输电线路发生断线倒塔事故的概率。采用风险分析方法对湖北电网现有网架结构抵御冰灾的能力进行了评估。 其次,通过对2015年湖北电网调峰手段、调峰电源类型、可用调峰容量的研究,分析得到丰大和枯大典型日的机组最大可调容量；通过对湖北电网2015年日负荷特性以及负荷指标的研究,分析得到丰大和枯大典型日的湖北电网最大峰谷差。对比最大可调容量和最大峰谷差,分析了湖北电网的调峰能力。 随后,提出了一种负荷曲线预测方法,该方法以规划的负荷特性指标为限制条件,在对比分析线性拟合、最小二乘、基于ARMA、BP神经网络的方法预测日负荷曲线的拟合度差异基础上,利用模糊技术分时段处理方法来预测负荷曲线。提出了一种基于改进小生境遗传算法的电网调峰方案优化策略,可以网损最小为目标求取全局最优的优化结果。利用所提出的负荷曲线预测方法及调峰优化策略,得到了2015年特高压送火电下的湖北电网调峰方案,并与传统调峰方案进行了经济性对比。 最后,通过对风电特性的分析,对比研究了特高压采用风火打捆和风电配额两种情况输送风电时对湖北电网调峰的影响。针对风电配额的输送形式,以有功损耗最小为目标,计及机组爬坡速率约束以及系统安全约束,得到了在不同的风电配额下,省内机组响应风电波动和负荷变化的调峰方案,以及对特高压输入功率的要求。得到的调峰方案在确保系统安全运行的前提下,充分利用了火电及抽水蓄能机组的调节特性,能够有效减少网损。 【关键词】：安全评估 调峰能力 负荷预测 风电接入 小生境遗传算法
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM73;F426.61
【目录】：

• 目录6-8
• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 极端气候下的网架结构安全性评估研究12-15
• 1.2.2 特高压输电技术研究15-18
• 1.2.3 考虑风电接入后的调峰方案研究18-19
• 1.3 本文主要内容及创新点19-21
• 第二章 考虑冰灾的湖北电网安全性评估21-57
• 2.1 引言21
• 2.2 基于微气象的导线覆冰厚度计算方法21-32
• 2.2.1 导线覆冰机理22-23
• 2.2.2 基于多元线性回归的导线覆冰厚度计算模型23-30
• 2.2.3 导线覆冰厚度计算实例30-32
• 2.3 覆冰导致湖北电网输电线路断线倒塔的概率分析32-49
• 2.3.1 输电线路发生断线倒塔事故的临界冰厚33-35
• 2.3.2 输电线路断线倒塔概率分析35-38
• 2.3.3 湖北电网区域划分与冰厚的海拔修正38-42
• 2.3.4 湖北电网各片区断线倒塔概率计算42-49
• 2.4 冰灾下湖北电网现有网架结构的安全性评估49-56
• 2.4.1 湖北电网现有网架结构50
• 2.4.2 湖北电网故障仿真50-55
• 2.4.3 湖北电网抵御极端冰雪灾害的能力评估55-56
• 2.5 本章小结56-57
• 第三章 特高压接入后的湖北电网调峰能力研究57-78
• 3.1 引言57-59
• 3.2 计算边界条件59-64
• 3.2.1 电网运行方式59-61
• 3.2.2 边界潮流方案61-64
• 3.3 湖北省内调峰能力研究64-77
• 3.3.1 电网调峰手段65-66
• 3.3.2 湖北电网调峰电源66-68
• 3.3.3 2015年湖北电网机组可用调峰容量68-74
• 3.3.4 湖北电网负荷特性74-76
• 3.3.5 调峰能力评估76-77
• 3.4 本章小结77-78
• 第四章 特高压送火电的湖北电网调峰方案研究78-104
• 4.1 引言78
• 4.2 负荷曲线预测78-90
• 4.2.1 2015年日负荷曲线预测78-89
• 4.2.2 母线负荷预测89-90
• 4.3 调峰优化问题的过程及求解90-98
• 4.3.1 机组发电计划曲线计算的数学模型90-91
• 4.3.2 改进小生境遗传算法91-94
• 4.3.3 特高压落点后湖北电网调峰方案制订94-98
• 4.4 调峰方案及评估98-103
• 4.4.1 湖北电网调峰方案98-101
• 4.4.2 特高压参与湖北电网调峰的要求101-102
• 4.4.3 两种算法的调峰方案比较102-103
• 4.5 本章小结103-104
• 第五章 特高压送风电的湖北电网调峰方案研究104-120
• 5.1 引言104
• 5.2 风电特性分析104-109
• 5.2.1 风电发展现状及特点104-106
• 5.2.2 远方风电特性分析106-109
• 5.3 风火打捆输送对特高压下网功率的影响109-111
• 5.4 风电配额输送对特高压下网功率的影响111-112
• 5.5 考虑风电配额下的湖北电网调峰方案研究112-116
• 5.5.1 风电配额为30%的湖北电网调峰114-115
• 5.5.2 风电配额为70%的湖北电网调峰115-116
• 5.6 特高压参与湖北电网调峰的要求116-119
• 5.6.1 风电配额为30%的特高压调峰要求116-117
• 5.6.2 风电配额为70%的特高压调峰要求117-119
• 5.7 本章小结119-120
• 第六章 总结与展望120-122
• 6.1 总结120-121
• 6.2 展望121-122
• 参考文献122-129
• 致谢129-130
• 攻读博士学位期间科研情况130

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