基于源网荷协同的高渗透率风电并网系统优化运行研究

【摘要】：风电存在随机性和间歇性,随着风电渗透率的不断增加,给电力系统的稳定运行带来新的挑战,风电并网系统调度方法已经成为当前研究的热点。不同于目前大量研究的间歇性电源的局部互补问题,在含大规模间歇性电源的区域电网中,间歇性电源常常是从多个接入点接入电网(即“多点接入”),这样各个间歇性电源的出力波动就会在整个区域电网中形成“多点扰动”。此多点扰动引发的区域电网内部的局部潮流涌动和潮流窜动会威胁区域内一些关键联络线传输功率和关键节点电压的安全。论文将从源源互补、源荷互动、源网荷协调这三个方面研究风电扰动对电网潮流分布和运行成本的影响并提出控制策略。论文主要从以下几个方面展开研究。论文首先简要介绍了国内外关于新能源并网相关问题的研究现状,指出目前主要的研究方向是间歇性电源的局部互补问题；分析了新能源并网系统优化运行的研究现状。论文从源源互补开展研究,建立了潮流均衡度这个指标,用以反映电网潮流分布的综合水平：将全网潮流均衡度和系统运行成本均一化后加权得到调度模型的目标函数：简要介绍了多精英保留策略的遗传算法,指出它较普通遗传算法在收敛性和鲁棒性上的优势；建立以常规机组和能量储存系统(ESS, energy storage system)为调控手段的基于源源互补的风电并网系统调度模型,并用多精英保留策略的遗传算法对之求解：将基于源源互补的风电并网系统调度模型的优化结果与仅以常规机组为调控手段的调度模型的结果对比,指出基于源源互补的风电并网系统调度模型的优势。论文接着从源荷互动层面开展研究,基于可转移负荷的模型和特点,建立以常规机组、储能系统和可转移负荷为调控手段的基于源荷互动的风电并网系统调度模型,并指出基于源源互补的风电并网系统优化模型较基于源源互补的风电并网系统调度模型的优势。论文最后从源网荷协同优化运行层面开展研究,以串联电容器补偿器作为网络控制手段,介绍了晶闸管控制串联电容器(TCSC, thyristor controlled series capacitor)技术的模型和特点；简要介绍了双层规划理论；将TCSC和双层规划理论引入含风电场的电力系统调度中,建立基于源网荷协同的风电并网系统调度模型,从整体和局部两个角度优化潮流,通过电源侧、负荷侧和网络侧的协同调控制以消除风电扰动对系统安全性和经济性的影响。 【关键词】：风电 多点接入 均衡性 储能系统 晶闸管控制串联电容器补偿技术
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM732
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 风力发电概率分布研究现状10-12
• 1.2.2 风电场模型研究现状12
• 1.2.3 风电并网系统调度方法研究现状12-13
• 1.2.4 风电并网系统中储能研究现状13-14
• 1.3 论文研究内容14-15
• 第二章 基于源源互补的风电并网系统优化运行15-29
• 2.1 引言15-16
• 2.2 潮流分布均衡性的描述16-17
• 2.2.1 潮流均衡度的定义16-17
• 2.2.2 潮流均衡度的特点17
• 2.3 潮流计算方式的选取17
• 2.4 基于源源互补的风电并网系统调度模型17-20
• 2.4.1 目标函数17-19
• 2.4.2 约束条件19-20
• 2.5 求解方法及流程20-22
• 2.5.1 多精英保留策略的遗传算法20
• 2.5.2 求解流程20-22
• 2.6 算例分析22-27
• 2.7 本章小结27-29
• 第三章 基于源荷互动的风电并网系统优化运行29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 柔性负荷的发展29
• 3.3 基于源荷互动的风电并网系统调度模型29-32
• 3.3.1 目标函数30
• 3.3.2 约束条件30-32
• 3.4 算例分析32-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于源网荷协同的风电并网系统优化运行39-53
• 4.1 引言39-40
• 4.2 TCSC的工作原理与数学模型40-41
• 4.2.1 TCSC的工作原理40
• 4.2.2 TCSC的数学模型40-41
• 4.3 双层规划理论41-42
• 4.4 基于源网荷协同的风电并网系统双层调度模型42-45
• 4.4.1 “源一网一荷”协同电网框架42-43
• 4.4.2 上层规划43-44
• 4.4.3 下层规划44-45
• 4.4.4 关键断面的选取45
• 4.5 求解流程45-47
• 4.6 算例分析47-51
• 4.7 本章小结51-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 5.1 结论53
• 5.2 展望53-55
• 致谢55-57
• 参考文献57-61
• 附录61-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65

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