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風(fēng)電預(yù)測、協(xié)同調(diào)度及電網(wǎng)電壓安全評估研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-18 14:01:34
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風(fēng)電預(yù)測、協(xié)同調(diào)度及電網(wǎng)電壓安全評估研究【摘要】:常規(guī)化石能源的不斷消耗以及引起的碳排放、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重,尋求清潔高效的可再生資源以代替可耗竭的化石能源已受到人們的普遍關(guān)注

【摘要】:常規(guī)化石能源的不斷消耗以及引起的碳排放、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重,尋求清潔高效的可再生資源以代替可耗竭的化石能源已受到人們的普遍關(guān)注。利用風(fēng)電、光伏等可再生資源代替化石能源,對于降低碳排放,改善能源結(jié)構(gòu)將起到重要的作用,但由于可再生資源具有明顯的間歇性以及波動性,使可再生能源發(fā)電及其并入電網(wǎng)調(diào)控的難度不斷增加,而且近幾年,以降低碳排放、節(jié)約常規(guī)能源和減少環(huán)境污染為目的的電動汽車,隨機(jī)的不加引導(dǎo)的接入電網(wǎng)進(jìn)行自由充電,都會使電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)呈現(xiàn)出一定的非可控性,由此給電網(wǎng)的調(diào)控帶來了新的挑戰(zhàn)。在建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的背景下,為了應(yīng)對特高壓交直流以及可再生能源和電動汽車的不斷廣泛接入帶來的影響,研究風(fēng)電并網(wǎng)條件下的電網(wǎng)調(diào)控和安全評估,對于降低電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險,提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性都具有重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。 在以上背景下,本文在對風(fēng)電波動規(guī)律分析的基礎(chǔ)上,以實(shí)現(xiàn)堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)為核心,開展了風(fēng)電功率預(yù)測、風(fēng)電等可再生資源與電動汽車的協(xié)同調(diào)度以及風(fēng)電并入電網(wǎng)背景下的電網(wǎng)安全評估的研究,主要工作和創(chuàng)新成果如下: (1)利用混沌理論揭示了風(fēng)電功率序列內(nèi)在的動態(tài)特性。在風(fēng)電功率時間序列相空間重構(gòu)的基礎(chǔ)上計算了風(fēng)電序列的最大Lyapunov指數(shù),驗(yàn)證了風(fēng)電時間序列的混沌特性:由于直接采用Volterra濾波器多步預(yù)測法對風(fēng)電序列進(jìn)行超短期預(yù)測誤差較大,利用局域多步預(yù)測法以及最大Lyapunov指數(shù)法的預(yù)測結(jié)果并結(jié)合有序算子和加權(quán)馬爾科夫鏈對Volterra濾波器的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了校正。仿真結(jié)果表明,在實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率的超短期預(yù)測過程中,校正預(yù)測模型有效的提高了Volterra濾波器的預(yù)測精度,其為利用Volterra濾波器多步法進(jìn)行風(fēng)電功率超短期預(yù)測提供了有益的參考。 (2)針對風(fēng)電功率的短期預(yù)測問題,分別提出了熵和極端學(xué)習(xí)機(jī)以及儲備池的風(fēng)電組合預(yù)測模型。首先利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition,EMD)將風(fēng)電功率分解為一系列具有不同特征尺度的子序列;在此基礎(chǔ)上,利用熵對不同尺度的子序列進(jìn)行復(fù)雜度分析,根據(jù)子序列的不同熵值進(jìn)行歸類疊加產(chǎn)生新的子序列。最后利用交叉驗(yàn)證法和重構(gòu)相空間法確定了學(xué)習(xí)機(jī)的各種參數(shù)和輸入維數(shù),再利用極端學(xué)習(xí)機(jī)、儲備池和最小二乘支持向量機(jī)分別對各子序列進(jìn)行建模預(yù)測分析,仿真結(jié)果表明基于儲備池和極端學(xué)習(xí)機(jī)組合預(yù)測模型無論在預(yù)測精度和訓(xùn)練速度上都明顯優(yōu)于最小二乘支持向量機(jī)的組合預(yù)測模型,而且相對于混沌理論,其既適用于超短期預(yù)測又適用于短期預(yù)測,同時又具有較高預(yù)測精度,為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電在線的較高精度預(yù)測提供了可能。 (3)針對風(fēng)電以及電動汽車的廣泛發(fā)展,考慮風(fēng)光預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了上種計及風(fēng)電出力不確定性的地區(qū)電網(wǎng)的電動汽車充電調(diào)度方法。首先為了減小地區(qū)電網(wǎng)等效負(fù)荷峰谷差和購電成本,建立了電動汽車充電的多目標(biāo)非線性混合整數(shù)優(yōu)化調(diào)度模型。其次利用模糊集理論在風(fēng)電出力模糊化的基礎(chǔ)上將多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的非線性優(yōu)化模型。以某地區(qū)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)為算例,用改進(jìn)的粒子群算法對提出的多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型進(jìn)行求解,驗(yàn)證了模型的有效性和求解方法的可行性,為風(fēng)電和電動汽車的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度提供了一條有效途徑。 (4)在風(fēng)電并入電網(wǎng)會對電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響的背景下,在信號能量法的基礎(chǔ)上,考慮穩(wěn)定性理論的超調(diào)量和綜合考慮超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間的思想,提出了充分計及模型動態(tài)特性的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性能工程評估的方法,即綜合指數(shù)和累積指數(shù)兩種指標(biāo)。在利用PSS/E的仿真功能得到電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電幅出值的信息基礎(chǔ)上,考慮分時段的信號能量譜,提出了信號能量綜合指數(shù)和累積指數(shù)指標(biāo),以確定電網(wǎng)中電壓穩(wěn)定的薄弱節(jié)點(diǎn)。最后利用傳統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析理論中的方法,對山東電網(wǎng)2010年冬的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,在計及電源和風(fēng)機(jī)模型的前提下,本文方法在實(shí)際工程應(yīng)用中與傳統(tǒng)分析方法具有較好的一致性性,可為電網(wǎng)的電壓安全的工程應(yīng)廠用評估提供一種有益的參考。 【關(guān)鍵詞】:電網(wǎng) 風(fēng)電預(yù)測 混沌 極端學(xué)習(xí)機(jī) 儲備池 電動汽車 安全評估
【學(xué)位授予單位】:山東大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號】:TM73
【目錄】:
  • 目錄5-8
  • 摘要8-10
  • ABSTRACT10-13
  • 第1章 緒論13-25
  • 1.1 課題背景與意義13-14
  • 1.2 課題研究現(xiàn)狀回顧與評述14-21
  • 1.2.1 風(fēng)電場功率預(yù)測的研究14-17
  • 1.2.2 風(fēng)電并網(wǎng)與電動汽車的協(xié)同調(diào)度研究17-19
  • 1.2.3 電網(wǎng)電壓安全分析研究19-21
  • 1.3 目前研究存在的主要問題21-22
  • 1.4 本文的主要工作和成果22-25
  • 第2章 基于混沌理論的風(fēng)電功率超短期預(yù)測25-41
  • 2.1 引言25-26
  • 2.2 重構(gòu)相空間26-30
  • 2.2.1 互信息法確定時間延遲27-28
  • 2.2.2 C-C法確定時間延遲和嵌入維數(shù)28-29
  • 2.2.3 風(fēng)電功率時間序列的混沌特性識別29-30
  • 2.3 風(fēng)電功率時間序列的混沌預(yù)測模型30-34
  • 2.3.1 Volterra濾波器自適應(yīng)預(yù)測模型31-32
  • 2.3.2 局部自適應(yīng)預(yù)測模型32-34
  • 2.4 加權(quán)馬爾可夫鏈34-37
  • 2.4.1 馬爾科夫鏈34
  • 2.4.2 加權(quán)馬爾科夫鏈34-37
  • 2.5 算例分析37-40
  • 2.6 本章小結(jié)40-41
  • 第3章 基于學(xué)習(xí)機(jī)的風(fēng)電功率組合預(yù)測模型41-61
  • 3.1 引言41-42
  • 3.2 樣本熵和ELM的風(fēng)電功率組合預(yù)測模型42-52
  • 3.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解42-43
  • 3.2.2 樣本熵43-44
  • 3.2.3 極端學(xué)習(xí)機(jī)44-46
  • 3.2.4 基于SE和ELM的風(fēng)電功率預(yù)測模型46-49
  • 3.2.5 算例分析49-52
  • 3.3 基于儲備池的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法52-59
  • 3.3.1 集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)52-53
  • 3.3.2 回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)(ESN)53-55
  • 3.3.3 基于EEMD-近似熵的風(fēng)電預(yù)測模型55-56
  • 3.3.4 算例仿真56-59
  • 3.4 本章小結(jié)59-61
  • 第4章 地區(qū)電網(wǎng)風(fēng)電與電動汽車的協(xié)同調(diào)度61-73
  • 4.1 引言61-62
  • 4.2 目標(biāo)函數(shù)62-65
  • 4.2.1 等效負(fù)荷方差和62-63
  • 4.2.2 購電成本63-65
  • 4.3 模型的求解65-68
  • 4.3.1 求屬度函數(shù)的確定65-67
  • 4.3.2 改進(jìn)的粒子群算法(PSO)67-68
  • 4.4 算例分析68-72
  • 4.5 本章小結(jié)72-73
  • 第5章 風(fēng)電并入的電網(wǎng)電壓安全評估工程應(yīng)用73-87
  • 5.1 引言73-74
  • 5.2 信號能量法基礎(chǔ)74
  • 5.3 信號能量綜合指數(shù)(SEAI)74-80
  • 5.3.1 SEAI法工程算例應(yīng)用75-78
  • 5.3.2 傳統(tǒng)方法工程算例分析78-80
  • 5.4 累積指數(shù)指標(biāo)80-86
  • 5.4.1 波動強(qiáng)度80
  • 5.4.2 經(jīng)典二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)信號分析80-81
  • 5.4.3 累積指數(shù)81-82
  • 5.4.4 工程算例分析82-85
  • 5.4.5 傳統(tǒng)分析方法工程應(yīng)用分析85-86
  • 5.5 本章小結(jié)86-87
  • 第6章 結(jié)論與展望87-89
  • 6.1 結(jié)論87-88
  • 6.2 展望88-89
  • 參考文獻(xiàn)89-99
  • 附錄A 第3章模型參數(shù)數(shù)據(jù)99
  • 附錄B 第5章算例數(shù)據(jù)99-103
  • 致謝103-105
  • 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表與錄用的學(xué)術(shù)論文105-107
  • 攻讀博士學(xué)位期間參與的課題研究與項(xiàng)目研發(fā)107-108
  • 學(xué)位論文評閱及答辯情況表108


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供電企業(yè)員工崗位技能培訓(xùn)模式初探    馬龍;

長治電網(wǎng)限制短路電流水平的探討    苗艷紅;

后信息化時代的電網(wǎng)模式    茍寶寶;洪著財;

電網(wǎng)發(fā)展與人才隊(duì)伍建設(shè)的研究與分析    何曉英;

智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)勢及前景    周勇;

思科致力于推動全球智能電網(wǎng)發(fā)展    

智能電網(wǎng)兩大文件近期將發(fā)布 產(chǎn)業(yè)鏈將超過3G    

推進(jìn)信息化領(lǐng)域的行業(yè)融合 促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展    王永干;

智能電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r及其功能特點(diǎn)    張廣鑫;

借助物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建堅強(qiáng)智能電網(wǎng)    李祥珍;

智能電網(wǎng)之初探    賀勛;

面向21世紀(jì)的我國統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)及應(yīng)用    汪永華;汪鳳鳳;

智能電網(wǎng)及國內(nèi)外發(fā)展概述    王正風(fēng);高濤;

智能電網(wǎng)的進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)的綜述    楊勁松;

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析    馬潤;

智能電網(wǎng)及其發(fā)展態(tài)勢分析    王銳;謝蘭;吳文凱;楊昆;

智能電網(wǎng)統(tǒng)計指標(biāo)研究    劉俊;

智能電網(wǎng)時代繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢    傅家祥;

電池儲能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用    劉怡;陸志剛;雷金勇;李勇琦;

智能網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在微型智能電網(wǎng)中的應(yīng)用    趙大平;張海亮;

科技創(chuàng)新給力電網(wǎng)發(fā)展    張劍

政企攜手共推電網(wǎng)發(fā)展    記者 郝宏升 通訊員 宋立新

五年投資68億元加快南昌電網(wǎng)發(fā)展    記者 張志勇

共推智能電網(wǎng)發(fā)展 力促節(jié)能減排成效    記者 索阿娣

我市加快推動開封電網(wǎng)由大向強(qiáng)轉(zhuǎn)變    記者 尚新民

呼遼工程:轉(zhuǎn)變電網(wǎng)發(fā)展方式的生動實(shí)踐    本報記者 高乾 劉文碩 通訊員 王立國 劉環(huán)

規(guī)劃引路構(gòu)建“節(jié)能電網(wǎng)”    

智能電網(wǎng)是戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施    本報記者 陸振華

落實(shí)“一特四大”戰(zhàn)略 推進(jìn)電網(wǎng)科學(xué)發(fā)展    余衛(wèi)國

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)動態(tài)評估在線化    記者李嵐峰 張哲

風(fēng)電預(yù)測、協(xié)同調(diào)度及電網(wǎng)電壓安全評估研究    張學(xué)清

促進(jìn)我國智能電網(wǎng)發(fā)展的政府責(zé)任分析    張剛

三級電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)智能規(guī)劃的若干關(guān)鍵問題研究    吳耀文

含微電網(wǎng)的智能配電網(wǎng)規(guī)劃理論及其應(yīng)用研究    劉壯志

智能電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評價研究    陳安偉

主動配電網(wǎng)計劃孤島與日前調(diào)度方法研究    高燕

電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修策略的研究    郇嘉嘉

含光伏電源的微電網(wǎng)儲能控制技術(shù)研究    林少伯

“兩型電網(wǎng)”發(fā)展建設(shè)評價體系及應(yīng)用研究    施慧

智能電網(wǎng)條件下輸電檢修優(yōu)化模式與實(shí)施方案研究    黃立新

面向未來智能電網(wǎng)的智能調(diào)度研究    狄義偉

微電網(wǎng)中分布式電源以及大功率電力電子器件的控制與改進(jìn)    池海濤

電網(wǎng)協(xié)調(diào)程度評估及協(xié)調(diào)規(guī)劃方法研究    傅美平

電網(wǎng)協(xié)調(diào)程度評估及協(xié)調(diào)規(guī)劃方法研究    傅美平

電網(wǎng)施工企業(yè)電網(wǎng)搶修應(yīng)急組織管理研究    朱廣弘

惠州智能電網(wǎng)用戶側(cè)營配一體化發(fā)展研究    于俊濤

微電網(wǎng)分散控制與保護(hù)模式研究    李芃

衢州電網(wǎng)智能化探索    楊威

微電網(wǎng)多層次綜合保護(hù)方法研究    梁婷婷

微電網(wǎng)及智能配電網(wǎng)的能量管理與故障恢復(fù)    王兆宇