计及风电接入的需求响应对电力系统可靠性的影响研究

【摘要】：电力系统是一国的经济、国防、民生的命脉,任何停电甚至导致电能质量下降的事故都会造成难以估量的损失。而随着社会的进步、市场的发展,普通居民对电能质量的要求也越来越高,需求响应在这样的背景下应运而生。论文首先介绍了电力系统可靠性的基本理论,对可靠性的定义与内容、可靠性评估的指标和可靠性的评估方法进行了梳理。接着构建了基于蒙特卡洛方法的电力系统可靠性评估模型,利用双参数威布尔概率分布模型模拟风速的变化,并通过风速-功率函数构建风力发电机的模型,再对常规的线路、机组等元件的运行和停运状态进行建模,在此基础上通过蒙特卡洛法对电力系统状态进行抽样,通过基于最优切负荷的直流潮流模型计算可靠性指标LOLP和E ENS。IEEE RBTS和IEEE RTS79算例仿真显示,在风电替代等容量的常规机组的情况下,随着风电渗透率的增大,电力系统的可靠性指标数值均有所升高,意味着系统的可靠性有所下降；而在风电直接接入系统的情况下,随着风电渗透率的增大,电力系统的可靠性指标数值均有所降低,意味着系统的可靠性有所升高。随后建立了基于消费者心理学的用户对分时电价的响应模型和可中断负荷参与系统备用的调用模型,同样基于蒙特卡洛算法采取最优切负荷的最优潮流评估在分时电价和可中断负荷作用下的电力系统可靠性指标的变化。在风电替代等容量常规机组接入、渗透率为10%的情况下，通过IEEE RTS79系统验证了分时电价对可靠性的影响,并研究了不同分时电价的峰谷拉开比、峰谷电价比下可靠性指标的变化情况,结果显示,在通常情况下峰谷拉开比的降低和峰谷电价比的增大均会导致可靠性指标数值的下降,可靠性得到提升,而峰谷电价比的变化导致的可靠性指标变化更为明显；通过IEEE RBTS系统验证了可中断负荷不同接入量、不同接入节点以及在不同的线路约束下对可靠性的影响,结果显示随着可中断负荷接入量的增大,系统可靠性得到了增强,而在系统的发电机远端、负荷中心处接入可中断负荷,对系统的可靠性的改善作用更为明显。本文研究了计及风电接入的情况下,峰谷分时电价的电价政策、不同电价响应特性的用户占比、可中断负荷的接入量和接入节点对电力系统可靠性的影响,对需求响应在可靠性改善方面的积极作用进行了定量分析,得到的结果有利于辅助电价制定和可中断负荷的具体实行政策,具有一定现实意义。 【关键词】：电力系统可靠性 需求响应 风电接入 分时电价 可中断负荷
【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】：TM732;TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 本课题研究现状9-11
• 1.2.1 本课题国内研究现状9-10
• 1.2.2 本课题国外研究现状10-11
• 1.3 本论文的主要工作11-14
• 第2章 电力系统可靠性基本理论14-24
• 2.1 可靠性的定义和内容14-15
• 2.2 可靠性评估指标15-16
• 2.3 电力系统可靠性评估的常用方法16-22
• 2.3.1 解析法16-19
• 2.3.2 故障树法19
• 2.3.3 蒙特卡洛模拟法19-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 计及风电的电力系统可靠性评估模型24-36
• 3.1 系统状态抽样24-29
• 3.1.1 风电机组出力模型24-27
• 3.1.2 常规元件(常规机组和线路)运行/停运模型27-28
• 3.1.3 负荷模型28-29
• 3.2 基于直流潮流的最优切负荷潮流模型29-30
• 3.3 基于蒙特卡洛法的电力系统可靠性评估流程30-31
• 3.4 算例分析31-35
• 3.4.1 使用风电机组代替等容量常规机组的系统可靠性分析33-34
• 3.4.2 直接接入风电机组的系统可靠性分析34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 典型需求响应及对电力系统可靠性影响的分析模型36-50
• 4.1 需求响应概述36-37
• 4.2 峰谷分时电价及其对可靠性的影响模型37-42
• 4.2.1 基于消费者心理学的峰谷分时电价下的用户响应模型37-39
• 4.2.2 基于最小二乘法的响应度曲线参数估计39-40
• 4.2.3 分时电价的制定40-41
• 4.2.4 分时电价对电力系统可靠性影响的分析模型41-42
• 4.3 可中断负荷及其对可靠性的影响模型42-48
• 4.3.1 可中断负荷的作用43-45
• 4.3.2 可中断负荷的合同45
• 4.3.3 可中断负荷参与备用容量市场的特点45
• 4.3.4 可中断负荷参与备用市场的效益分析45-47
• 4.3.5 可中断负荷对电力系统可靠性影响的分析模型47-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 需求响应对电力系统可靠性的影响算例分析50-60
• 5.1 不同峰谷拉开比和电价比下分时电价对电力系统可靠性的影响50-52
• 5.2 分时电价下不同特性的用户对电力系统可靠性的影响52-54
• 5.3 可中断负荷对电力系统可靠性的影响54-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60
• 6.2 后续工作的展望60-62
• 附录62-68
• 附录A 不同电价政策下的用户负荷数据62-65
• 附录B 不同电价响应特性的用户负荷数据65-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 作者简介74
• 作者简历74
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研工作74

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