基于运行模式的风电电力系统概率潮流分析

【摘要】：风电并网容量的迅速增大及其具有的强随机性和不易调控的特点，给电网运行带来了越来越大的挑战。以何种合理的方式对含风电的电力系统运行风险水平进行在线监视、对运行方式进行在线优化，已经成为解决我国风电发展受限的关键问题。在提高风速和风电功率预测精度的基础上建立合理的负荷侧和风电源侧的概率模型，以对电网未来时段的概率潮流进行在线分析，是解决这一关键问题的重要手段之一。 首先，在前人研究的基础上，提出了一种基于相似风速序列的风速和风电功率超短期预测方法，以提高预测精度。给出了相似风速序列的搜索算法，利用风速具有的日周期变化的特点，排除了不相关样本的干扰。用平均绝对百分比误差（MAPE）作为评价指标，对本文提出的方法和时间序列法以及持续预测法的精度进行对比分析，结果表明本文提出的基于相似风速序列的风速预测方法具有更高的精度。在风速预测的基础上，还对风电功率的预测进行了讨论。基于相似风速序列的风速和风电功率超短期预测方法为后续研究风电场电源侧的运行模式及运行模式特征量间的联合概率分布，提供了技术分析工具。 然后，分析了将各电网节点注入功率设想为独立变量进行概率潮流计算的不合理性，在此基础上，从运行模式的角度间接考虑各负荷节点、邻近的各风电场节点注入功率间的相关性，并分别统计出不同运行模式下的负荷侧和风电场电源侧节点注入功率的联合概率分布模型。基于此模型，分别对相关运行模式下负荷侧和风电场电源侧功率总量、各子区域或各节点功率占总量的比值，进行Monte Carlo抽样以进行概率潮流计算。IEEE14节点系统算例表明：基于运行模式的节点注入功率联合概率模型，能够同时考虑到功率总量、各子区域或各节点注入功率的概率特性以及它们之间的相关性，计算出的概率潮流结果更具可信度。 最后，探讨了基于运行模式的注入功率联合概率分布与概率潮流在电网运行方式在线调整中的应用。在运行模式特征量间的联合概率分布的指导下进行抽样，经较少次数的潮流计算便获得了系统概率意义上的运行状态，并在此基础上统计得到了各节点电压幅值和支路潮流的CDF曲线和概率指标。算例表明，本文提出的方法极大地减少了需要考虑的电力系统运行状态的数量，明显降低了计算量，为概率潮流工具在电力系统运行风险在线评估以及运行方式在线优化中的实际应用提供了切实可行的技术途径。 本文工作得到了国家高技术研究发展计划（863计划）重大项目《高渗透率间歇性能源的区域电网关键技术研究和示范》（2011AA05A105）、国家电网公司科技创新重大专项《大电网规划与运行控制技术深化研究》（SGCC-MPLG-023-2012）和国家电网公司科技项目《大电网运行安全风险评估与防控决策技术研究》的资助。 【关键词】：风速和风电功率预测 概率潮流 联合概率分布 运行模式 在线调整
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-13
• 1.2 国内外在该方向的研究现状13-16
• 1.2.1 风速和风电功率预测研究现状13-15
• 1.2.2 概率潮流方法研究现状15-16
• 1.3 国内外在该方向上有待深入研究的问题16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 基于相似序列的风速和风电功率超短期预测18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 风速预测精度评价指标18-19
• 2.3 风电场风速统计规律分析19-21
• 2.3.1 风速的年变化规律19-20
• 2.3.2 各月风速的威布尔分布拟合20
• 2.3.3 风速的日统计规律20-21
• 2.4 基于 ARMA 模型的风速预测方法21-23
• 2.4.1 ARMA 模型介绍21-22
• 2.4.2 ARMA 模型参数估计方法22
• 2.4.3 ARMA 模型定阶方法22-23
• 2.5 基于相似风速序列的超短期风速预测方法23-25
• 2.5.1 相似风速序列搜索算法23-24
• 2.5.2 基于相似风速序列的风速预测24-25
• 2.6 风速超短期预测算例25
• 2.7 风速预测基础上的风电功率预测25-27
• 2.8 本章小结27-28
• 第3章 基于运行模式的注入功率联合概率分布与概率潮流计算28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 节点功率独立的概率潮流不合理性分析29-31
• 3.3 基于运行模式的注入功率联合概率分布31-36
• 3.3.1 负荷侧注入功率联合概率模型的建立31-33
• 3.3.2 风电源侧注入功率联合概率模型的建立33-35
• 3.3.3 注入功率联合概率分布的生成35-36
• 3.4 基于注入功率联合概率分布的抽样方法36-37
• 3.5 算例分析37-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第4章 概率潮流在电网运行方式在线调整中的应用42-51
• 4.1 引言42-43
• 4.2 基于概率潮流的电网运行方式在线调整43-45
• 4.2.1 基于概率潮流的电网运行方式在线调整的控制流程43-44
• 4.2.2 电网运行方式在线调整方法44-45
• 4.3 算例分析45-50
• 4.3.1 算例参数45-46
• 4.3.2 概率指标计算结果46-48
• 4.3.3 运行方式调整结果48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-59
• 致谢59

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