基于安全稳定和风电效能的电网可接纳风电能力研究

【摘要】：风电是当前最具竞争力的低碳能源,其对于降低系统能耗水平、减少温室气体及污染物排放有显著作用。随着世界范围内能源结构调整的不断诉求,我国风电产业一直保持高速发展的势头,风力发电规模也呈现逐年增长趋势。由于风电的波动性较强,在满足电网安全稳定运行的前提下,风电并网将引起常规火电机组偏离经济运行区域,甚至频繁启停,导致系统发电成本不降反升,温室气体及污染物排放量不减反增,较高的风电接入水平使得电网在消纳风电时需要付出额外的调节代价,而我国目前实行的可再生能源法给予了风电调度优先权,保障其可被全额消纳。随着风电规划建设规模的不断扩大,风电并网容量不断增加,以政策法规推动风电全额消纳的做法值得反思。在2010年《可再生能源法》修订前,全额保障性收购风电给山东电网调度运行带来非常大的压力,考虑到山东电网的电源条件、电网结构、负荷特性以及风电特性,电网调度机构不可能做到全额保障性接纳。山东电网电源结构中,火电装机比重大,受电网调峰资源制约,接纳风电已有困难,尤其是在冬季供暖期间,在负荷低谷时段为保障系统安全稳定运行而限制风电出力的情况时有发生。根据历史运行数据分析,山东电网风电受限较为严重,有必要在系统调峰能力的约束下,对山东电网实际可接纳风电能力进行初步评估。风电具有间歇性、不可预测以及不可控等特性,在研究设计电力市场机制的过程中必须考虑接入风电后电网的调度运行问题。随着千万千瓦级风电基地的规划开发,省内常规机组的调整能力可能不足以覆盖风电出力的波动,研究设计有效机制使省外机组参与跨省调整,和周边省份建立良好畅通的调度与市场关系,在大范围内实现系统调峰、调频等资源的整体优化协调,实现风能资源在更大的范围内的合理有效利用,具有更加深远的意义。本文首先基于山东电网的电源条件、电网结构、负荷特性以及风电特性等,在电力系统综合程序(PSASP)中搭建了暂态仿真模型,分析了规模化风电接入对电网安全稳定运行的影响,配合山东电网在荣成变电站进行了现场短路试验,重新评估了短路容量比法指导风电场单点接入的适用性；其次,针对限制省级电网可接纳风电能力的瓶颈因素,基于系统调峰能力约束,构建了电网可接纳风电容量计算模型,考虑常规火电机组、抽水蓄能电站和联络线调峰能力,计及省内负荷和风电功率的同时率以及风电场之间的同时率,计算山东电网在规划水平年各月份可接纳风电容量；最后,为解决风电优先全额接纳与电网经济调度之间的尖锐矛盾,在可再生能源配额制即将出台的政策背景下,在实际生产运行中考虑配额政策约束,对风电进行灵活调度,充分利用临近省份调峰资源,减少弃风电量,提高风电利用率。 【关键词】：安全稳定 系统调峰 风电效能 可接纳风电能力 山东电网
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 选题背景13-15
• 1.1.1 风电发展的必要性13
• 1.1.2 国内外风电发展现状13-15
• 1.2 我国风电发展特点及可接纳能力影响因素15-17
• 1.2.1 我国风电发展特点15-16
• 1.2.2 可接纳能力影响因素16-17
• 1.3 电网可接纳风电能力研究现状17-18
• 1.4 选题意义18-20
• 1.5 论文主要工作20-22
• 第2章 采用单点集中接入方案的电网可接纳风电能力22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 短路容量比法22-24
• 2.3 高集中度风电接入电网稳定性仿真24-36
• 2.3.1 仿真系统24-26
• 2.3.2 仿真结果26-36
• 2.4 高集中度风电接入电网稳定性试验36-39
• 2.4.1 试验方案36-37
• 2.4.2 试验结果37-39
• 2.5 小结39-40
• 第3章 基于系统调峰能力的电网可接纳风电能力40-51
• 3.1 引言40
• 3.2 计算原理40-43
• 3.3 调峰能力分析43-45
• 3.4 计算与结果45-49
• 3.5 小结49-51
• 第4章 基于安全稳定和风电效能的电网可接纳风电能力51-67
• 4.1 引言51-52
• 4.2 可接纳风电能力评价指标52-55
• 4.3 计算模型55-58
• 4.4 算例系统58-60
• 4.5 计算与结果60-65
• 4.6 小结65-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 附录73-80
• 致谢80-81
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果81-82
• 附件82

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