風電與水電聯(lián)合調(diào)度問題研究

【摘要】：隨著全球變暖和空氣污染等問題的日益突出,各國對清潔能源的需求也愈加迫切。目前大部分電力系統(tǒng)中,水電和風電是最常利用的兩種可再生能源,也是最成熟且達到商業(yè)化應用規(guī)模的可再生能源。近年來,風電裝機容量快速增長,風電已成為重要的分布式和輔助性能源,其對能源、經(jīng)濟和環(huán)境影響巨大。風能具有潔凈、易取得、容量高等優(yōu)點,能夠很好地滿足當前社會的需求,但風電資源具有間歇性、難預測性等特點,并且高度依賴于環(huán)境和氣象條件,這使得風電功率很難滿足電網(wǎng)并網(wǎng)的要求。水電具有發(fā)電資源成本低、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點,但其出力受到水庫參數(shù)和水源等因素限制。風電與水電在時空和技術(shù)特性上存在良好的互補性,水電為風電提供容量的補償,風電為水電提供電量上的支撐。因此,在未來電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和經(jīng)濟效益中,風電和水電聯(lián)合運行具有重大的意義。本文針對風電接入對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊,基于風電與水電的互補特性,對含風電系統(tǒng)的備用優(yōu)化、風電水電有功協(xié)調(diào)調(diào)度和相應調(diào)度模擬軟件的設(shè)計實現(xiàn)做了深入研究,主要內(nèi)容有:(1)對風力發(fā)電與水力發(fā)電基礎(chǔ)知識進行了廣泛的文獻研究,利用雙參數(shù)Weibull風速函數(shù)描述了風電場風速模型;進而,推導出風電場風電功率的分布特性。針對當前實際電力系統(tǒng)運行狀況,建立了常規(guī)的蓄水式水電站的數(shù)學模型。從技術(shù)特性和季節(jié)特性上分析了風電與水電的互補特性,為后續(xù)工作奠定了理論基礎(chǔ)。(2)針對含風電系統(tǒng)的備用優(yōu)化問題,提出了基于風速概率的方法,建立了含風電系統(tǒng)備用優(yōu)化模型。該模型不需要考慮風速的時序性,具有較強的通用性。針對風電接入系統(tǒng)使備用增加,同時考慮到水電機組調(diào)節(jié)的優(yōu)點,提出了風電與水電互補系統(tǒng)AGC備用容量優(yōu)化調(diào)度模型,最后,通過利用非線性規(guī)劃方法對該模型進行求解,驗證了該模型的有效性。(3)針對風電與水電有功協(xié)同優(yōu)化問題,建立了一個基于能源、經(jīng)濟和環(huán)境的多目標風電-水電有功調(diào)度模型。分析了粒子群算法的基本特性,通過利用改進的粒子群算法實現(xiàn)該模型的實例仿真,從而驗證了該模型的有效性和可行性。(4)根據(jù)風電-水電有功優(yōu)化調(diào)度模型,對系統(tǒng)進行了方案設(shè)計。提出了基于PMU數(shù)據(jù)傳遞的風電-水電有功調(diào)度模式,最后通過編程平臺實現(xiàn)調(diào)度模擬軟件。 【關(guān)鍵詞】：風電 水電 備用優(yōu)化 有功優(yōu)化調(diào)度 粒子群算法
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM61;TM73
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 含風電系統(tǒng)備用研究13-16
• 1.2.1.1 系統(tǒng)備用分類14-15
• 1.2.1.2 含風電系統(tǒng)備用優(yōu)化研究15-16
• 1.2.2 風電-水電聯(lián)合運行研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2.1 風電與抽水蓄能電站聯(lián)合運行17
• 1.2.2.2 風電與常規(guī)水電站的協(xié)調(diào)優(yōu)化17-19
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容19-21
• 第二章 風力發(fā)電與水力發(fā)電21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 風力發(fā)電21-28
• 2.2.1 風速、風電功率概率分析21-25
• 2.2.2 風電并網(wǎng)與消納問題25-28
• 2.3 水力發(fā)電28-31
• 2.3.1 水電站種類28-30
• 2.3.2 水電功率30-31
• 2.4 風水互補特性31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 含風電系統(tǒng)備用優(yōu)化調(diào)度34-49
• 3.1 引言34-35
• 3.2 基于風速概率分布的風電場備用優(yōu)化調(diào)度35-40
• 3.2.1 風電并網(wǎng)策略35-36
• 3.2.2 備用優(yōu)化目標函數(shù)36-37
• 3.2.3 實例仿真37-40
• 3.3 風電-水電互補并網(wǎng)系統(tǒng)AGC備用容量優(yōu)化調(diào)度40-47
• 3.3.1 風水互補系統(tǒng)AGC結(jié)構(gòu)40-43
• 3.3.2 AGC備用優(yōu)化調(diào)度模型43-45
• 3.3.2.1 目標函數(shù)43-44
• 3.3.2.2 約束條件44-45
• 3.3.3 算例仿真45-47
• 3.4 小結(jié)47-49
• 第四章 基于 3E分析的風電-水電優(yōu)化調(diào)度49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 3E模型分析介紹49-50
• 4.3 有功調(diào)度數(shù)學模型50-52
• 4.3.1 目標函數(shù)50-51
• 4.3.2 多目標處理51
• 4.3.3 約束條件51-52
• 4.4 基于PSO算法的模型分析52-58
• 4.4.1 基本粒子群算法概述52-54
• 4.4.2 改進粒子群算法介紹54-57
• 4.4.3 粒子群算法流程57-58
• 4.5 實例仿真58-62
• 4.5.1 參數(shù)設(shè)置58-59
• 4.5.2 仿真計算59-62
• 4.6 小結(jié)62-63
• 第五章 風電-水電聯(lián)合優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計63-72
• 5.1 引言63
• 5.2 系統(tǒng)總體設(shè)計63-67
• 5.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境63
• 5.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊設(shè)計63-67
• 5.3 系統(tǒng)界面67-71
• 5.3.1 主界面67-68
• 5.3.2 資源數(shù)據(jù)界面68-69
• 5.3.3 發(fā)電機參數(shù)設(shè)置界面69-70
• 5.3.4 調(diào)度優(yōu)化設(shè)置界面70-71
• 5.4 小結(jié)71-72
• 第六章 全文總結(jié)與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 后續(xù)工作展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-80
• 攻讀碩士學位期間取得的成果80-81

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