風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)可靠性影響研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和對環(huán)境保護(hù)的日益重視,風(fēng)電單機(jī)容量和并網(wǎng)型風(fēng)電場的規(guī)模都在不斷增加,在電力需求中所占比例也越來越大,這個(gè)趨勢致使風(fēng)力發(fā)電對電網(wǎng)的影響越來越明顯。為了滿足供電需求,保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和供電系統(tǒng)的可靠性,研究分析風(fēng)資源獨(dú)有的特性,評估風(fēng)力發(fā)電對系統(tǒng)可靠性方面的影響在現(xiàn)實(shí)中具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。另外本文研究了威布爾模型、時(shí)間序列模型等風(fēng)速序列的多種數(shù)學(xué)建模方法以及蒙特卡羅模擬法在電力系統(tǒng)可靠性評估中的應(yīng)用,不僅分析了這些算法的應(yīng)用特點(diǎn),還進(jìn)一步深入研究了其改進(jìn)型算法,為風(fēng)電場可靠性評估奠定了理論基礎(chǔ)。本文首先分析了風(fēng)速序列的多種特征,主要表現(xiàn)在短期波動(dòng)性、時(shí)序連續(xù)型、頻域特性、概率分布特性以及日特性等方面。在MATLAB中建立并仿真實(shí)現(xiàn)風(fēng)速序列的威布爾模型和時(shí)間序列模型,經(jīng)對比分析時(shí)間序列模型雖能體現(xiàn)風(fēng)速在時(shí)間上的連續(xù)性,但忽視了時(shí)刻值對風(fēng)速的影響,對此本文開展了初步的探討研究,基于概率測度變換理論提出了一種組合ARMA模型,盡可能多地保留風(fēng)速序列的特點(diǎn)。然后基于MATLAB軟件,介紹并仿真實(shí)現(xiàn)序貫和非序貫蒙特卡羅算法對IEEE-RTS79這一常規(guī)發(fā)輸電系統(tǒng)的可靠性評估,針對傳統(tǒng)抽樣收斂速度較慢的缺點(diǎn),本文闡述了兩種改進(jìn)抽樣方法：重要抽樣法和等分散抽樣法,并進(jìn)行了仿真分析。接著結(jié)合風(fēng)速序列模型建立風(fēng)電場的可靠性數(shù)學(xué)模型,該模型考慮了風(fēng)能隨機(jī)性和風(fēng)電機(jī)組故障等不確定因素,然后將之接入到RTS79電力系統(tǒng)中,基于蒙特卡羅算法評估風(fēng)電場替換常規(guī)機(jī)組、風(fēng)電接入點(diǎn)、風(fēng)電滲透率、風(fēng)速大小因素對含風(fēng)電系統(tǒng)的可靠性水平的影響,為風(fēng)電場的規(guī)劃與運(yùn)行奠定理論基礎(chǔ)。風(fēng)電場容量可信度的計(jì)算是確定風(fēng)電場替代火電廠后可節(jié)約的成本以及確定風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià),進(jìn)而提高風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要基礎(chǔ)。本文基于有效負(fù)荷承載能力定義風(fēng)電場的容量可信度,在非序貫蒙特卡羅算法評估程序的基礎(chǔ)上,采用弦截法進(jìn)行迭代運(yùn)算,結(jié)合算例詳細(xì)分析了不同并網(wǎng)方案對風(fēng)電場容量可信度的影響。本文對風(fēng)速序列的數(shù)學(xué)模型及風(fēng)力發(fā)電對發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性的影響進(jìn)行了研究,取得了一定的成果,但是仍有一些不足之處和需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容,主要有以下幾點(diǎn)：時(shí)間序列模型以及本文提出的組合模型在擬合風(fēng)速序列方面仍有待提高,未來可考慮采用自回歸條件異方差模型(ARCH)或者與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合；風(fēng)電場接入容量過大時(shí),有可能發(fā)生輸電線路的阻塞現(xiàn)象,影響到系統(tǒng)的可靠性,這一問題有待研究；有必要基于某一標(biāo)準(zhǔn),在評估比較現(xiàn)有風(fēng)電可信容量定義方法的基礎(chǔ)上,統(tǒng)一并規(guī)范風(fēng)電場的容量可信度定義。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 可靠性評估 時(shí)間序列模型 蒙特卡羅算法 容量可信度
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614;TM732
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 選題背景和意義12-15
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況12-14
• 1.1.2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的主要問題14-15
• 1.2 含風(fēng)電系統(tǒng)可靠性研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 風(fēng)速模型的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 電力系統(tǒng)可靠性評估方法的發(fā)展17-18
• 1.2.3 風(fēng)電場容量可信度的研究現(xiàn)狀18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 風(fēng)資源特性分析及建模20-41
• 2.1 引言20-21
• 2.2 風(fēng)速模型評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)21-24
• 2.3 風(fēng)速概率分布模型24-25
• 2.4 風(fēng)速時(shí)間序列模型25-30
• 2.4.1 時(shí)間序列模型原理25-28
• 2.4.2 組合型風(fēng)速模型28-30
• 2.5 算例分析30-40
• 2.5.1 一般風(fēng)速模型31-37
• 2.5.2 組合風(fēng)速模型37-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于蒙特卡羅算法的電力系統(tǒng)可靠性分析41-56
• 3.1 引言41
• 3.2 電力系統(tǒng)可靠性評估指標(biāo)41-43
• 3.3 蒙特卡羅算法的基本原理43-45
• 3.3.1 元件的可靠性參數(shù)43-44
• 3.3.2 蒙特卡羅算法的理論基礎(chǔ)44
• 3.3.3 蒙特卡羅算法的運(yùn)算精度44-45
• 3.4 蒙特卡羅抽樣方法45-50
• 3.4.1 非序貫蒙特卡羅算法46-47
• 3.4.2 序貫蒙特卡羅算法47-48
• 3.4.3 等分散抽樣算法48-49
• 3.4.4 重要抽樣算法49-50
• 3.5 算例分析50-55
• 3.5.1 傳統(tǒng)蒙特卡羅算法的實(shí)現(xiàn)51-53
• 3.5.2 改進(jìn)抽樣算法的實(shí)現(xiàn)53-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 第四章 含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)可靠性評估56-67
• 4.1 引言56
• 4.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理56-58
• 4.3 風(fēng)電機(jī)組可靠性模型58-60
• 4.3.1 風(fēng)速模型58-59
• 4.3.2 風(fēng)電機(jī)組出力模型59-60
• 4.3.3 風(fēng)電機(jī)組停運(yùn)模型60
• 4.4 算例分析60-66
• 4.4.1 風(fēng)電滲透率對系統(tǒng)可靠性的影響61-63
• 4.4.2 風(fēng)電接入點(diǎn)對系統(tǒng)可靠性的影響63-64
• 4.4.3 風(fēng)電機(jī)組替代常規(guī)機(jī)組的影響分析64-66
• 4.4.4 風(fēng)速對系統(tǒng)可靠性的影響66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 風(fēng)力發(fā)電容量可信度計(jì)算67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 風(fēng)電場容量可信度定義67-68
• 5.3 風(fēng)電場有效載荷能力的計(jì)算方法68-70
• 5.4 算例分析70-74
• 5.4.1 系統(tǒng)可靠性水平對ELCC的影響71-72
• 5.4.2 風(fēng)速對容量可信度的影響72-73
• 5.4.3 風(fēng)電場容量對容量可信度的影響73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84-85
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表85

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