考虑风电相关性的多目标电网规划方法研究

【摘要】：风力发电具有随机性、波动性、间歇性等特点,给电力系统规划增添了新的不确定因素。目前,我国已规划建设八个千万千瓦级风电基地,大规模集中接入将对电网安全稳定运行产生重大影响,为电网规划带来新的挑战。如何恰当地考虑风电不确定性和相关性对电网规划的影响,模拟含大规模风电的电力系统未来运行状态,并建立大规模新能源接入条件下的电网规划评价指标,是目前进行电网规划着重考虑的问题。基于上述背景,本文考虑风电相关性的多目标电网规划展开了以下研究：建立了考虑风速相关性的多风电场随机出力模型。介绍了风频分布模型参数估计方法。利用相关系数矩阵,采用逆Nataf变换建立了风速相关性模型,并结合数据,对模型进行分析验证,为后续的电网规划内容奠定基础。基于半不变量法的概率潮流和机会约束规划,综合考虑经济性、电网负载均衡度、环保效应3个指标,构建了考虑风速相关性的含风电场多目标电网优化规划模型。以线路的投资成本反映经济性,以线路负载率方差刻画电网负载均衡度,以最小C02排放量表征环境效益,研究风速相关性对于各目标分量及规划方案的影响。针对多目标问题优化求解,提出了一种改进NSGA-Ⅱ算法,该算法采用控制参数动态调整策略,提高了算法的全局搜索性能。最终采用基于熵的序数偏好方法对最优解集进行排序,给出决策方案。最后进行了算例仿真验证,研究结果表明,风速相关性对目标分量有重要的影响,考虑风速相关性能够给出更准确的电网规划方案。结合新能源并网对电网的影响分析,考虑新能源发电和电网协调发展,对传统的电网规划效益评价指标进行梳理,提出大规模新能源集中接入条件下的电网规划需要考虑的一些新的指标。采用递阶层次结构,从可靠性、经济性、优良性和协调性四个方面,建立了考虑大规模新能源发展的电网规划效益评价指标体系。最后基于分层评价法,研究了规划方案评价体系的配置方法,为电网规划的投资决策提供科学依据。 【关键词】：大规模风电 风电相关性 多目标电网规划 评价指标体系
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM715
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题研究目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 含风电场的电网规划研究进展11-12
• 1.3.2 电网规划求解方法12-13
• 1.3.3 考虑风速相关性的多风电场随机出力模型的研究13
• 1.3.4 电网规划评价指标体系13
• 1.4 本文的研究思路13-16
• 第2章 风速相关性建模及概率潮流计算16-31
• 2.1 概述16-18
• 2.2 风速频率分布模型18-19
• 2.2.1 风速频率的随机分布18
• 2.2.2 风频分布模型的参数估计18-19
• 2.3 风速相关性模型19-22
• 2.3.1 单风电场风速模拟20
• 2.3.2 考虑相关性的多风电场风速模拟20-22
• 2.4 电力系统直流概率潮流模型22-28
• 2.4.1 风电场有功出力的概率分布24-25
• 2.4.2 基于半不变量的概率直流潮流计算方法25-28
• 2.5 算例分析28-30
• 2.5.1 风频分布模型对比验证28
• 2.5.2 考虑风速相关性的多风电场总出力验证28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 含大规模风电基地的多目标电网规划方法31-49
• 3.1 概述31
• 3.2 PARETO多目标优化31-33
• 3.2.1 Pareto多目标最优基本概念31-32
• 3.2.2 Pareto多目标最优相关定义32-33
• 3.3 含大规模风电的多目标电网规划模型33-35
• 3.4 基于非支配排序的多目标优化算法35-40
• 3.4.1 非支配排序多目标优化算法35-36
• 3.4.2 改进措施36-37
• 3.4.3 基于熵序数偏好的决策方法37-40
• 3.5 算例分析40-48
• 3.5.1 IEEE-24节点系统40-42
• 3.5.2 我国某区域实际算例42-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 含大规模风电的电网规划评价指标体系研究49-66
• 4.1 电网规划评价指标体系的建立思路49-51
• 4.1.1 指标体系设计原则49-50
• 4.1.2 指标体系构建方法50-51
• 4.2 电网规划评价指标体系结构51-55
• 4.2.1 指标体系总体框架51-53
• 4.2.2 指标体系构成53-55
• 4.3 电网规划评价指标定义、计算方法55-62
• 4.3.1 可靠性指标55-59
• 4.3.2 经济性指标59-60
• 4.3.3 优良性指标60-61
• 4.3.4 协调性指标61-62
• 4.4 电网规划方案评价指标体系配置方法62-65
• 4.4.1 层次分析法(AHP)62-63
• 4.4.2 算例分析63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 结论与展望66-68
• 5.1 主要研究结论66-67
• 5.2 研究展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间所发表的论文及其他成果72-73
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作73-74
• 致谢74

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