基于调峰约束的风电接纳能力分析

【摘要】：进入21世纪以来,随着能源的日趋枯竭以及环境问题日益突出,能源的可持续性面临巨大挑战,大力发展可再生能源成为人类的必然选择。风力发电是当今世界增长最快的可再生能源发电方式,我国的风力发电近几年得到了迅猛的发展,风电装机容量逐年提高,我国以及欧美许多国家均提出了宏大的风电发展规划目标。由于风电具有较强的随机性和波动性,大规模风电并网会对电力系统的安全、稳定运行以及电能质量带来严峻挑战,从而限制风力发电的发展规模。我国电源结构以燃煤火电为主,调峰电源较为匮乏。风电大规模并网加剧了匮乏程度,使调峰问题凸显。风电装机容量快速增长与调峰问题引起的风电接入困难的矛盾越来越严重。如何有效评估未来电网的风电接纳能力已成为宏观决策部门和风电企业都非常关心的问题。为了量化分析大规模风电对电网调峰影响,建立一种以调峰能力为约束的风电接纳能力计算方法,本文主要研究工作如下： (1)风电功率波动特性分析。风电特性统计分析是风电并网研究的基础工作。首先,根据我国国内某地区的实测电网数据对基于NASA地球观测数据库的区域风电功率计算分析方法进行验证。然后,对烟台电网几个主要的风电装机地区的风电功率波动率和风电最大出力的时空分布特性进行分析。最后,对地区电网风电功率的汇聚效应进行统计分析,为电网规划风电提供科学依据。 (2)研究地区电网风电接入对电网的备用需求和调峰能力的影响。为了定量研究风电并网对电力系统的可靠性和备用配置影响,本文基于全概率公式给出了一种风电并网后的电力系统备用计算模型。在充分考虑负荷预测误差、机组随机故障、风电功率预测误差的前提下,为含不同风电入网容量的电力系统调度提供了备用量化指标。在此基础上,以RTS-96测试系统为例,验证了本文所提方法的可行性,计算了风电接入前后系统所需备用容量的变化。 (3)给出了基于电网调峰约束的风电接纳能力计算方法,分析了调峰能力对风电接纳能力的影响。分析了山东电网电源的调峰特性,以此为依据计算山东电网2012年不同季节典型日的风电接纳能力。研究了风电与抽水蓄能电站协调运行及联络线功率调整参与调峰对风电的接纳能力的影响。最后,考虑风电功率的汇聚效应以后,给出山东电网2012年电网接纳风电能力。 【关键词】：风电 波动特性 备用容量 调峰约束 抽水蓄能
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题的背景与意义12-13
• 1.2 我国风电发展现状13-14
• 1.3 本文相关内容的研究现状14-17
• 1.3.1 风电功率波动特性的研究14-15
• 1.3.2 风电功率预测误差对风电接入备用容量的影响15-16
• 1.3.3 风电接纳能力计算16-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第二章 风电功率波动的时空分布特性分析19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 基于NASA地球观测数据库的区域风电功率计算方法有效性分析19-23
• 2.3 风电功率波动率的时间和空间分布特性23-29
• 2.3.1 风电功率波动率随时间的分布特性24-27
• 2.3.2 风电功率波动率的空间分布27-29
• 2.4 风电最大出力分析29-31
• 2.4.1 风电日最大出力随时间的分布特性29-30
• 2.4.2 风电最大出力空间分布特性30-31
• 2.5 风电功率的汇聚效应31-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 风电接入后备用需求的确定36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 风电场位置对备用需求的影响36-40
• 3.2.1 风电功率预测误差36-39
• 3.2.2 风电场空间分布的分散性对备用容量的影响39-40
• 3.3 风电接入系统后备用决策的确定40-49
• 3.3.1 机组停运故障41-42
• 3.3.2 负荷预测误差42-43
• 3.3.3 风电功率预测误差43-45
• 3.3.4 算法验证45-49
• 第四章 基于电网调峰能力的风电接纳能力研究49-66
• 4.1 引言49-50
• 4.2 风电接入对负荷峰谷差的影响50-53
• 4.3 山东电网电源及负荷特性分析53-55
• 4.3.1 山东电网电源特性53-54
• 4.3.2 山东电网负荷特性54-55
• 4.4 电网调峰能力计算55-58
• 4.4.1 确定开机方式56-57
• 4.4.2 确定调峰系数57-58
• 4.4.3 风电接纳能力计算58
• 4.5 山东电网风电接纳能力的计算58-65
• 4.5.1 不考虑抽水蓄能电站和联络线功率调整时的风电接纳能力58-63
• 4.5.2 考虑抽水蓄能电站和联络线功率调整时的风电接纳能力63-64
• 4.5.3 计及风电功率汇聚效应的风电接纳能力64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 结论与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 学位论文评闽及答辩情况表72

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