水风电随机优化联合运行研究

【摘要】：可再生能源凭借其零污染的优点有着广阔的发展前景，其中利用风能、水能、太阳能发电的发展最为迅速。合理利用可再生能源实现能源的可持续发展，已成为世界各国能源发展战略的重大举措。根据风能资源和水能资源的特点，水电、风电有良好的互补性。然而，风力发电具有波动性大、不能准确预测、不能直接储存、无法调度的特点，水力发电虽然具有发电费用低，机组启动灵活等优点，但水电厂的蓄水量却受到自然条件的约束。为此，考虑风电随机性对水风电联合运行系统的影响具有非常重要的理论价值和现实意义。 论文首先用双参数威布尔（Weibull）分布描述自然风速的概率特性，利用极大似然估计法对其参数进行估算。通过对自然风速概率分布的检验，证明采用Weibull分布描述风电场自然风速的随机性的合理性。其次，论文以多年调节式常规水电厂和风电场联合运行为研究对象，以总发电量和水电厂蓄水量增量之和最大为优化目标，建立水风电联合优化运行模型。在水风电联合运行系统中，水电厂输出功率随风电场输出功率变化而变化。假设风电场自然风速服从Weibull分布，以概率的形式描述风电场出力的不确定性，深入研究风电随机性对水风电联合运行系统的影响。对于目标函数的求解，论文采用随机模拟技术对机会约束条件进行处理，将随机优化问题转换为可计算的确定性优化问题，利用带压缩因子的粒子群算法进行求解。 为论证基于随机规划理论的水风电联合优化运行方法的有效性和可行性，论文以一个已建成的水电厂和一个规划的风电场为例，采取不同的决策方案对优化模型进行分析。通过实例计算分析，验证了考虑风电随机性的水风电联合优化运行能够有效提高发电效益，实现资源的优化配置。 【关键词】：水风电联合优化运行 随机规划理论 随机模拟技术 粒子群算法
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM612;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 水风电联合运行研究现状11-15
• 1.2.2 水风电联合运行存在的问题15-16
• 1.3 论文主要内容16-18
• 第二章 水能资源特征与风能资源概率特征分析18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 水能资源特征18-20
• 2.2.1 水力发电原理18-19
• 2.2.2 水库调节性能19-20
• 2.2.3 水力储能技术20
• 2.3 风能资源概率特征分析20-31
• 2.3.1 风速的变化特性20-21
• 2.3.2 风速的随机分布21-26
• 2.3.3 风能主要特征指标26-27
• 2.3.4 风电场输出功率的概率分布27-29
• 2.3.5 风电的随机特性分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于随机规划理论的水风电联合优化运行研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 水风电联合优化运行相关问题32-34
• 3.3 基于机会约束规划的水风电联合优化运行数学模型34-37
• 3.3.1 机会约束规划理论概述34-35
• 3.3.2 水风电联合优化运行目标函数35-36
• 3.3.3 水风电联合优化运行约束条件36-37
• 3.4 基于随机模拟技术的模型转换37-39
• 3.4.1 随机模拟技术37-38
• 3.4.2 优化运行模型的近似38-39
• 3.5 基于粒子群优化算法的模型求解39-43
• 3.5.1 粒子群优化算法理论概述39-40
• 3.5.2 带压缩因子的粒子群算法40-42
• 3.5.3 水风电联合优化运行模型求解42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 算例分析44-52
• 4.1 引言44
• 4.2 参数设置44-45
• 4.3 随机优化运行模型结果分析45-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 结论与展望52-54
• 5.1 主要结论52
• 5.2 论文特点与创新52-53
• 5.3 展望53-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-61
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文、专利及参与课题61-62
• 附录 B 考虑风电随机性的水风电联合优化运行子程序62-65

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