风电并网消纳机制及可靠性稳定性问题研究

【摘要】：在十二五期间,我国将建设6省区7大千万千瓦级风电基地。“风电三峡”的宏伟蓝图受到我国政府的高度重视。本文以风电作为主要分析对象,力图给出风电消纳困境的解决之道,为我国风电开发和利用尽自己的绵薄之力。 首先,本文以华北风电为例,在分析其消纳现状的基础上,借鉴可再生能源配额制,基于电力零售模式提出了“绿色电力”消纳机制。结合华北地区火电发展现状和特点,探讨了内蒙古和河北“风火打捆”的两种可行模式。针对风电非并网消纳模式,提出了大用户专线直购风电的方案,并从“软件”和“硬件”两个方面探讨了促进风电消纳的条件,给出了相应的建议。 其次,本文探讨了国内外对含分布式电源的配电系统可靠性评估的最新进展,分析了风电系统的可靠性模型,得出了并网风电系统的等效故障率和修复率。风速作为重要参考量,被引入风电可靠性模型,从而得到风电系统休眠状态的等效故障率和修复率。在此基础上,基于RAMSES可靠性评估软件,本文提出了并网风电系统可靠性计算模型。 然后,本文从风速预测、风机出力、可靠性指标和仿真分析四个角度探讨了并网风电可靠性的研究现状。并以浙江省某配电系统为算例,利用RAMSES软件计算了风电接入前后的配电网可靠性指标。计算结果表明：合理的接入方式下,风电机组的接入可以提高系统供电可靠率。 最后,本文利用PowerWorld软件,分析了风电场并网后的电压、频率稳定问题。仿真结果表明：风电渗透率较高且没有无功补偿装置的情况下,系统会出现节点电压越下限的现象。除此之外,大规模风机暂时脱网,将导致系统频率波动,短时难以恢复至工频。因此,风电机组渗透率越大,对系统调频的负面影响也越大。本文提出风火捆绑的解决方案,仿真结果显示该方案可以显著改善系统稳定问题。 本文的研究为全国大规模风电消纳提供参考和借鉴。 【关键词】：风电场 消纳机制 GPUM 可靠性 电压稳定 频率稳定
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的意义和背景11-12
• 1.1.1 课题背景11
• 1.1.2 立题意义11-12
• 1.2 风电并网研究现状与分析12-16
• 1.2.1 风电并网消纳现状与分析12-14
• 1.2.2 风电消纳国内外政策14-16
• 1.3 论文的主要工作16-17
• 第二章 绿色电力消纳机制(GPUM)的新构想17-29
• 2.1 绿色电力消纳机制(GPUM)17-19
• 2.1.1 GPUM的提出17
• 2.1.2 GPUM中宏观电力配额机制17-18
• 2.1.3 GPUM中绿色电力零售超市18-19
• 2.1.4 GPUM中绿色电力差价配额19
• 2.2 基于GPUM的华北风电消纳机制设计19-25
• 2.2.1 宏观风电配额机制设计19-20
• 2.2.2 风电零售超市机制设计20-23
• 2.2.3 风电差价配额机制设计23-25
• 2.3 GPUM机制下的"风火打捆"方案25-26
• 2.3.1 风火打捆简介25
• 2.3.2 风火打捆优势25
• 2.3.3 华北风火打捆机制设计25-26
• 2.4 GPUM机制下的"风电专线直购"方案26-27
• 2.4.1 "风电专线直购"的优势分析26-27
• 2.4.2 华北"风电专线直购"方案27
• 2.5 对我国风电消纳的建议27-28
• 2.5.1 软件:实施多项激励措施27-28
• 2.5.2 硬件:建设坚强的跨区风电消纳通道28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 并网风电系统可靠性分析模型29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 风电并网可靠性研究现状29-31
• 3.2.1 风速预测模型29
• 3.2.2 风机出力模型29-30
• 3.2.3 可靠性指标30
• 3.2.4 仿真变量分析30-31
• 3.3 并网风电系统物理结构31-32
• 3.4 并网风电系统可靠性分析32-34
• 3.4.1 风电系统可靠性模型32-33
• 3.4.2 并网风电系统等效故障率和修复率33-34
• 3.5 风速对风力发电可靠性的影响34-35
• 3.5.1 风速数据34
• 3.5.2 风电机组的休眠状态34-35
• 3.6 风电机组总的可靠性分析模型35-36
• 3.7 基于RAMSES的电力系统可靠性分析36-37
• 3.7.1 概述36
• 3.7.2 RAMSES软件简介36
• 3.7.3 RAMSES可靠性评估流程36-37
• 3.7.4 风电机组在RAMSES中的等效可靠性模型37
• 3.7.5 风电机组在RAMSES中的等效可靠性参数37
• 3.8 本章小结37-39
• 第四章 风电机组接入配电系统的可靠性分析39-45
• 4.1 配电系统可靠性评估39-40
• 4.1.1 传统配电系统可靠性评估方法39
• 4.1.2 传统可靠性评估方法的改进39-40
• 4.1.3 最新可靠性评估算法的进展40
• 4.1.4 含分布式电源的配电系统可靠性评估40
• 4.2 算例系统网架结构40-41
• 4.3 风电接入配电网前后的可靠性分析41-42
• 4.3.1 风电接入前配电系统可靠性分析41
• 4.3.2 风电接入后配电系统可靠性分析41-42
• 4.4 风电机组渗透率对可靠性的影响规律42-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 风电场并网的稳定性问题分析45-51
• 5.1 风电并网稳定性研究现状45-46
• 5.1.1 风电场建模研究现状45
• 5.1.2 风电并网对系统稳定性影响45-46
• 5.2 基于PowerWorld软件的稳定性仿真模型46-47
• 5.2.1 PowerWorld简介46
• 5.2.2 PowerWorld仿真算例46-47
• 5.3 风电场并网后电压稳定分析47-49
• 5.3.1 静态电压稳定分析47-48
• 5.3.2 暂态电压稳定分析48-49
• 5.3.3 改善风电系统电压稳定性的措施49
• 5.4 风电场并网后频率稳定分析49-50
• 5.5 本章小节50-51
• 第六章 结论与展望51-53
• 附录53-56
• 附表1 配电系统可靠性评估算例参数53-55
• 附表2 IEEE-9节点系统55-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文62

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