計及極端天氣與風(fēng)電接入的系統(tǒng)運行風(fēng)險評估

【摘要】：隨著全球氣候的改變以及風(fēng)能作為主要可再生能源形式的大規(guī)模開發(fā),天氣因素越來越成為系統(tǒng)故障的主要誘因,大規(guī)模風(fēng)電的接入加劇了系統(tǒng)運行調(diào)度的難度。因此,研究天氣條件以及風(fēng)電接入對系統(tǒng)在運行尺度上的風(fēng)險分析有利于運行人員加深對運行狀態(tài)的認(rèn)識,為運行人員進(jìn)行調(diào)度決策提供技術(shù)支持。為了防止停電事故的發(fā)生,提高電力系統(tǒng)的安全性,20世紀(jì)30年代以來,研究人員已對電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了大量研究,并取得了一系列成果。電力系統(tǒng)行為的概率特征是電力系統(tǒng)風(fēng)險的根源。20世紀(jì)90年代,將概率方法引入到電力系統(tǒng)運行評估中,可以對多種不確定性因素對電力系統(tǒng)的影響進(jìn)行深入的研究。在分析輸電線路停運概率時將輸電元件載荷作為主要影響因素,建立電網(wǎng)運行風(fēng)險決策模型,仿真結(jié)果表明,輸電線路的停運概率和載荷量對電網(wǎng)風(fēng)險決策影響顯著。本文在分析前人研究成果的基礎(chǔ)上研究了風(fēng)電功率的出力特性。本文將風(fēng)電功率的波動性分日、月、年等三個時間尺度進(jìn)行了分析,研究不同時間尺度下的波動性特征。風(fēng)電功率的間歇性嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的功率平衡,本文通過不同的低功率(包括零功率)持續(xù)時間,研究了風(fēng)電功率的間歇性。用遺傳性方法研究了風(fēng)電功率的變化速度和連續(xù)性。為了研究風(fēng)電功率的轉(zhuǎn)移特性,將風(fēng)電功率等分成一定數(shù)量的功率區(qū)間,建立了風(fēng)電功率的轉(zhuǎn)移矩陣和轉(zhuǎn)移率矩陣,對不同功率區(qū)間的轉(zhuǎn)移率進(jìn)行了分析,揭示了不同功率區(qū)間的波動性和隨機性的強弱程度是不同的。本文在研究了風(fēng)電功率的出力特性后進(jìn)行了系統(tǒng)風(fēng)險評估,同時考慮了天氣因素。電力系統(tǒng)風(fēng)險評估是對由于元件失效而引起的系統(tǒng)風(fēng)險的評價。電力系統(tǒng)運行風(fēng)險評估包括4個基本步驟：建立元件停運模型、選擇系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)分析、風(fēng)險指標(biāo)計算。分析了基于馬爾可夫過程的元件狀態(tài)概率,建立了發(fā)電機的停運模型和基于天氣三狀態(tài)的輸電線路停運模型。分析了選擇系統(tǒng)狀態(tài)的方法,非序貫?zāi)Ｌ乜_法又稱為狀態(tài)抽樣法,每一個元件處于某個狀態(tài)的概率不盡相同,通過抽樣來確定每個元件的狀態(tài),全部元件的狀態(tài)確定后形成一個系統(tǒng)狀態(tài)。電力系統(tǒng)的運行風(fēng)險可以通過定量的風(fēng)險指標(biāo)來衡量,本文建立了電力系統(tǒng)運行風(fēng)險的風(fēng)險指標(biāo)體系。本文采用RTS-79測試系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)的運行風(fēng)險分析。由于輸電線路暴露在室外,因此易受天氣狀態(tài)影響,輸電線路在不同的天氣狀態(tài)下,其出現(xiàn)故障的概率是不同的,當(dāng)某一線路出現(xiàn)故障時,其它線路易出現(xiàn)過載現(xiàn)象。風(fēng)電的波動性主要引起棄風(fēng)風(fēng)險和失負(fù)荷風(fēng)險,不同時刻的風(fēng)險是不同的,當(dāng)風(fēng)電功率較小時,下一時刻的棄風(fēng)風(fēng)險比較大,可以采取的預(yù)防措施有增加具有高調(diào)節(jié)速度的電源；當(dāng)風(fēng)電功率較大時,如果系統(tǒng)的調(diào)峰容量不足,下一時刻的失負(fù)荷風(fēng)險比較大,可以采取的預(yù)防措施有增加具有高調(diào)節(jié)速度的電源和增加系統(tǒng)的備用容量。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)險評估 天氣狀態(tài) 風(fēng)電功率
【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7-9
• Abstract9-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 風(fēng)電功率特性分析13-15
• 1.2.2 電力系統(tǒng)運行風(fēng)險研究15-17
• 1.3 本文主要工作17-18
• 2 風(fēng)電場出力特性分析18-35
• 2.1 風(fēng)速與風(fēng)電功率18-19
• 2.2 風(fēng)電功率的波動性分析19-24
• 2.2.1 風(fēng)電功率的日波動性19-21
• 2.2.2 風(fēng)電功率的月波動性21-23
• 2.2.3 風(fēng)電功率的年波動性23-24
• 2.3 風(fēng)電功率的間歇性24-25
• 2.4 風(fēng)電功率的遺傳性25-29
• 2.4.1 遺傳代數(shù)25-28
• 2.4.2 遺傳效率28-29
• 2.5 風(fēng)電功率的轉(zhuǎn)移特性29-34
• 2.5.1 轉(zhuǎn)移矩陣30
• 2.5.2 轉(zhuǎn)移率矩陣30-33
• 2.5.3 減功率轉(zhuǎn)移率、自轉(zhuǎn)移率、增功率轉(zhuǎn)移率33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 計及極端天氣與風(fēng)電接入的系統(tǒng)運行風(fēng)險評估35-53
• 3.1 電力系統(tǒng)運行風(fēng)險評估方法35
• 3.2 系統(tǒng)元件的停運模型35-40
• 3.2.1 基于馬爾可夫過程的元件狀態(tài)概率35-37
• 3.2.2 發(fā)電機停運模型37
• 3.2.3 基于天氣狀態(tài)的元件停運模型37-39
• 3.2.4 基于天氣狀態(tài)的輸電線路停運模型39-40
• 3.3 選擇系統(tǒng)狀態(tài)40-45
• 3.3.1 狀態(tài)枚舉法40-42
• 3.3.2 模擬法42-45
• 3.4 電力系統(tǒng)運行風(fēng)險指標(biāo)體系45
• 3.5 算例分析45-52
• 3.5.1 天氣條件對電力系統(tǒng)運行風(fēng)險的影響46-48
• 3.5.2 風(fēng)電場對電力系統(tǒng)運行風(fēng)險的影響48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 4 結(jié)論與展望53-55
• 4.1 全文結(jié)論53-54
• 4.2 研究展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-61
• 學(xué)位論文評閑及答辯情況表61

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