考慮復雜變量相關和線路開斷的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制

【摘要】：電力系統(tǒng)線路過載風險控制通過引入風險指標來反映系統(tǒng)的安全性,能夠?qū)φ麄€電力系統(tǒng)在多種運行條件下的安全性能指標有一個更科學、細致的評估與控制。綜合分析系統(tǒng)在多種運行方式下線路過載風險發(fā)生的可能性和嚴重性,利用最優(yōu)潮流(Optimal Power Flow,OPF)工具得到反映系統(tǒng)靜態(tài)安全性的最優(yōu)風險指標,進一步討論為控制風險所采取的策略,這些信息對電力決策者具有很高的參考價值。隨著國家對新能源研究和開發(fā)的不斷深入,風力發(fā)電作為技術最成熟、最具規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展前景的可再生能源之一,逐漸受到各國的重視并得到廣泛的開發(fā)和利用,由于風能本身具有的隨機性、間歇性、波動性的特征使得系統(tǒng)運行方式更加復雜,因此有必要計及系統(tǒng)中的各種不確定性因素(常規(guī)發(fā)電機組出力的波動、負荷波動、風電機組的隨機出力以及系統(tǒng)線路開斷的不確定性等),并考慮隨機變量間實際存在的相關性,來進行風電并網(wǎng)系統(tǒng)靜態(tài)安全風險控制。本文探討了考慮復雜變量相關和線路開斷的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制。具體內(nèi)容如下:首先,考慮負荷、常規(guī)發(fā)電機出力和風電出力的不確定性,提出了基于OPF的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制模型。目標函數(shù)同時考慮系統(tǒng)發(fā)電成本和線路過載風險指標,其中利用線路過載的可能性和嚴重性模型來反映線路過載對風險指標的影響,綜合得到線路過載風險指標;不等式約束包括無功補償和系統(tǒng)爬坡約束等;采用跟蹤中心軌跡內(nèi)點法(Path Following Interior Point,PFIP)求解該模型,在含風電場的IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)進行仿真,結(jié)果表明通過對控制變量的優(yōu)化,有效減小了系統(tǒng)線路過載風險值,一定程度上保障了電力系統(tǒng)的安全。其次,基于Cholesky分解法考慮系統(tǒng)中負荷之間的互相關性,綜合線路過載可能性和嚴重度來評估線路過載風險,建立以發(fā)電成本和線路過載風險指標為目標函數(shù)的風險控制模型。通過對控制變量的優(yōu)化,得到系統(tǒng)的線路過載風險指標和發(fā)電成本值。在含風電場的IEEE-14節(jié)點系統(tǒng)上進行仿真分析,結(jié)果表明負荷相關性影響到系統(tǒng)運行成本和過載風險值,應該考慮負荷相關性進行線路過載風險控制。第三,針對負荷、常規(guī)發(fā)電和風電之間的互相關性,提出處理復雜變量相關性的四種方案,包括Nataf變換/多項式變換(Polynomial Normal Transformation,PNT)結(jié)合正交變換(Orthogonal Transformation,OT)/初等變換(Elementary Transformation,ET),結(jié)合點估計(Point Estimate Method,PEM)方法分析幾種處理變量相關性方案的優(yōu)劣,進一步結(jié)合概率潮流(Probabilistic Load Flow,PLF)計算進行線路過載風險評估。對含風電場的IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)進行仿真,與蒙特卡羅模擬(Monte Carlo simulation,MCS)的結(jié)果進行比較,表明Nataf變換和ET的組合方案聯(lián)合PEM能夠提供更精確的概率潮流解和風險評估結(jié)果。最后,在考慮隨機變量不確定性和復雜相關性的基礎上,考慮支路斷線故障建立線路過載風險控制模型。采用補償功率法構(gòu)建支路斷線模型,利用Nataf變換和ET方案處理負荷、傳統(tǒng)發(fā)電機出力和風電機組出力之間的相關性,構(gòu)建了考慮經(jīng)濟性和安全性的線路過載風險控制模型。對含風電場IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)進行仿真,仿真結(jié)果表明線路斷線對機組運行成本和線路過載風險有顯著影響。 【關鍵詞】：風電并網(wǎng) 風險控制 相關性 點估計法 支路斷線
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題研究的背景與意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究概況14-21
• 1.2.1 電力系統(tǒng)安全性分析14-15
• 1.2.2 電力系統(tǒng)安全評估方法15-17
• 1.2.3 風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響17-18
• 1.2.4 電力系統(tǒng)風險控制方法及其應用18-21
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容21-22
• 第二章 風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制22-33
• 2.1 引言22-23
• 2.2 線路過載風險控制模型23-26
• 2.2.1 目標函數(shù)23-25
• 2.2.2 等式約束25
• 2.2.3 不等式約束25-26
• 2.3 跟蹤中心軌跡內(nèi)點法26-28
• 2.4 算例分析28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 考慮負荷相關性的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制33-39
• 3.1 引言33-34
• 3.2 基于Cholesky分解的負荷相關性描述方法34
• 3.3 考慮負荷相關性的線路過載風險控制建模和求解34-35
• 3.4 算例分析35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 考慮復雜變量相關性的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險評估39-59
• 4.1 引言39-42
• 4.2 非正態(tài)變量的相關性描述方法42-45
• 4.2.1 Nataf變換42-43
• 4.2.2 三階多項式正態(tài)變換43-45
• 4.3 正態(tài)變量的相關性描述方法45-48
• 4.3.1 正交變換46
• 4.3.2 初等變換46-48
• 4.4 基于點估計方法的線路過載風險評估步驟48-50
• 4.5 算例分析50-58
• 4.5.1 PLF仿真分析54-55
• 4.5.2 線路過載風險評估55-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 考慮線路開斷的風電并網(wǎng)系統(tǒng)線路過載風險控制59-67
• 5.1 引言59-60
• 5.2 基于補償功率法的線路故障建模60-61
• 5.3 考慮線路開斷的線路過載風險控制模型61
• 5.4 算例分析61-66
• 5.4.1 線路潮流值分析62-64
• 5.4.2 線路過載風險值分析64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論與展望67-70
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-79
• 作者攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文及軟著79-80
• 致謝80

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