含风电机组的交直流混合电力系统无功优化研究

【摘要】：风电和直流输电的应用日益广泛,但风电机组并网运行时需要吸收大量的无功功率,交直流混合系统的换流器工作时也需要消耗较多的无功功率,传统的无功优化方案已不能很好的适应现今复杂的电网结构,因此需要根据风电机组运行特性,交直流混合系统的特点,确定合理的无功优化方案来降低网损、提高电压质量和系统稳定性。 由于无功优化是一个多变量多约束的非线性规划问题,控制变量既有连续变量又有离散变量,优化过程非常复杂,本文采用了智能优化算法中的粒子群优化算法来求解；针对基本粒子群优化算法容易陷入局部最优的缺点,引入混沌变量,利用混沌系统的随机性、遍历性和规律性,提高种群的多样性,较好的避免早熟问题,改进的混沌粒子群算法更易于找到全局最优解。 针对风电并网引起的电压波动问题,选取传统的网损最小为目标函数的同时考虑系统的电压稳定裕度,使无功优化后系统具有较好的经济性和安全性；由于风速的随机性,应用场景分析法利用风速的统计特征将不确定的场景转变为多个典型场景进行无功优化,可以获得期望值意义上的最优；最后利用含风电机组的IEEE118节点系统进行算例分析,验证了所提模型及算法的有效性。研究成果对于地区电网无功优化、降低网损、及可靠运行具有理论和实际指导意义。 【关键词】：无功优化 粒子群优化算法 风力发电 交直流混合系统 场景分析法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM714.3;TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 电力系统无功优化数学模型10-11
• 1.2.2 无功优化算法概述11-15
• 1.3 本文的主要工作15-18
• 第2章 粒子群优化算法18-24
• 2.1 基本粒子群优化算法18-20
• 2.1.1 基本算法原理18-19
• 2.1.2 基本算法的流程19-20
• 2.2 改进的混沌粒子群优化算法20-22
• 2.2.1 算法基本的原理20
• 2.2.2 计算流程20-22
• 2.3 算例分析22-23
• 2.3.1 测试函数22
• 2.3.2 结果分析22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 基于PSAT的含风电机组交直流混合电力系统潮流分析24-36
• 3.1 交直流系统潮流分析24-28
• 3.1.1 直流系统的数学模型24-25
• 3.1.2 交直流潮流计算的方法25-26
• 3.1.3 PSAT仿真26-27
• 3.1.4 算例分析27-28
• 3.2 含风电机组电力系统的潮流计算28-33
• 3.2.1 风力发电机的功率特性28-29
• 3.2.2 异步发电机的等值模型29-31
• 3.2.3 风电接入系统的潮流计算的方法31
• 3.2.4 算例分析31-33
• 3.3 TCSC对风电接入系统的优化作用33-35
• 3.3.1 TCSC的数学模型33-34
• 3.3.2 算例分析34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 基于混沌粒子群优化算法的含风电机组电力系统无功优化36-46
• 4.1 无功功率与有功网损的关系36-37
• 4.2 含风电机组的电力系统无功优化模型37-38
• 4.2.1 目标函数37
• 4.2.2 等式约束37
• 4.2.3 不等式约束37-38
• 4.3 基于场景分析法最优潮流计算38-39
• 4.4 算例分析39-44
• 4.4.1 算法编码39
• 4.4.2 参数设定39
• 4.4.3 优化运行环境与配置39
• 4.4.4 优化结果分析39-42
• 4.4.5 实例分析42-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第5章 含风电机组的多目标无功优化46-56
• 5.1 无功功率与电压的关系46
• 5.2 静态电压稳定性研究46-49
• 5.3 目标函数的处理49
• 5.4 算例及分析49-55
• 5.4.1 算法编码49
• 5.4.2 参数设定49-50
• 5.4.3 优化运行环境与配置50
• 5.4.4 优化结果分析50-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 工作展望57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果62-63
• 致谢63

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