基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度研究

【摘要】：近年来,能源危机和环境污染问题日益严重,风能作为一种储量巨大的清洁可再生能源,在可再生能源发电中占有重要地位。随着风电装机并网容量的不断增加,风电出力的随机性、间歇性等不确定特性对电力系统调度运行的不利影响越来越显著,因此需要通过建立更加合理的风电出力不确定模型和电力系统优化调度模型来消除风电的影响,提高调度的经济性和可靠性。本文在前人工作的基础上,从风电出力和系统负荷不确定性的建模方法、调度模型和求解策略三方面对含风电电力系统优化调度问题进行了研究,并提出了含风电电力系统的安全优化调度模型。首先,针对风电出力和系统负荷的不确定性,建立了基于区间规划的含风电电力系统经济调度模型,模型考虑了机组的组合优化,提出了区间保守度指标,并通过对风电出力和系统负荷预测误差的分析建立两者的区间模型,以区间可能度约束作为新的系统备用约束条件,提高调度运行的经济性和可靠性。模型采用基于Benders分解的混合整数规划算法进行求解。其次,为了进一步优化系统的旋转备用容量配置,提高系统调度运行的可靠性,本文将区间规划理论和鲁棒优化思想相结合,提出鲁棒备用调度模式,建立基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度模型。模型在考虑常规机组的启停成本、运行成本的基础上,引入备用成本,并利用多场景技术,建立了多场景备用约束,形成了区间经济调度和鲁棒备用调度相结合的双层调度模式,以实现机组出力与备用容量的统一协调配置。模型采用基于Benders分解的混合整数线性双层规划算法进行求解。最后,结合某含风电场的区域电网算例,通过MATLAB软件对模型和算法进行编程实现,对上述两种模型的可行性进行了验证。通过对两种模型算例结果的分析比较,首先验证了区间经济调度模型的有效性,其次验证了基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度模型可以实现机组出力与备用配置的协调优化,使备用容量的配置具有目的性和前瞻性,提高调度的经济性和可靠性。 【关键词】：电力系统调度 区间规划 鲁棒备用调度 多场景技术 Benders分解
【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】：TM73;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 含风电电力系统调度概述10-15
• 1.2.1 风电不确定性建模方法11-12
• 1.2.2 含风电电力系统的调度模型12-13
• 1.2.3 含风电电力系统调度的求解算法13-15
• 1.3 含风电电力系统调度的发展方向15-16
• 1.4 本文主要工作16-18
• 第2章 区间规划理论18-26
• 2.1 基本概念18-19
• 2.1.1 区间数定义18-19
• 2.1.2 区间运算19
• 2.2 区间数的比较19-24
• 2.2.1 区间数关系的几何表示20-21
• 2.2.2 基于区间可能度的比较方法21-24
• 2.3 基于区间可能度的不确定约束转换24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于区间规划的含风电电力系统经济调度模型26-34
• 3.1 数学模型26-29
• 3.1.1 目标函数26-27
• 3.1.2 约束条件27-29
• 3.2 基于预测误差的风电与负荷区间模型29-30
• 3.2.1 风电功率的区间模型29
• 3.2.2 系统负荷的区间模型29-30
• 3.2.3 区间保守度30
• 3.3 基于Benders分解的混合整数规划算法30-33
• 3.3.1 混合整数规划问题的标准形式30-31
• 3.3.2 算法步骤及流程图31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度模型34-44
• 4.1 基于区间规划的安全优化调度模式34-37
• 4.1.1 系统等效负荷区间与场景34-35
• 4.1.2 鲁棒备用调度模式35-37
• 4.1.3 区间经济调度模式37
• 4.2 基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度模型37-40
• 4.2.1 目标函数37-39
• 4.2.2 多场景备用约束条件39-40
• 4.3 求解策略40-43
• 4.3.1 线性化模型40-41
• 4.3.2 场景削减技术41
• 4.3.3 机组出力与备用配置协调的两阶段优化调度41-42
• 4.3.4 基于Benders分解的混合整数线性双层规划算法42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 算例分析44-54
• 5.1 算例说明44-46
• 5.2 基于区间规划的含风电电力系统经济调度模型46-48
• 5.2.1 模型求解46-47
• 5.2.2 结果分析47-48
• 5.3 基于区间规划的含风电电力系统安全优化调度模型48-53
• 5.3.1 算例求解48-52
• 5.3.2 结果分析52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第6章 结论及展望54-56
• 6.1 结论54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况59-60
• 致谢60

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