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考慮負(fù)荷和風(fēng)電隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流問題研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-18 14:05:38
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考慮負(fù)荷和風(fēng)電隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流問題研究【摘要】:最優(yōu)潮流是一種電力系統(tǒng)分析和優(yōu)化的有效工具,在系統(tǒng)的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、可靠性分析、能量管理以及電力定價(jià)等方面得到了廣

【摘要】: 最優(yōu)潮流是一種電力系統(tǒng)分析和優(yōu)化的有效工具,在系統(tǒng)的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、可靠性分析、能量管理以及電力定價(jià)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在電力市場(chǎng)環(huán)境下,最優(yōu)潮流不僅能為電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)者提供最優(yōu)決策,而且使這一決策過程更透明、更公平,因此在電力市場(chǎng)的阻塞管理、負(fù)荷管理,以及實(shí)時(shí)電價(jià)、無功定價(jià)、輸電定價(jià)和可用傳輸能力等方面得到了廣泛應(yīng)用。以往的最優(yōu)潮流分析方法大多基于確定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)元件參數(shù)及運(yùn)行條件,然而,嚴(yán)格來說,上述各量是不確定或隨機(jī)變化的,另外,具有隨機(jī)性的風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中不斷涌現(xiàn),也使系統(tǒng)中的不確定因素呈加劇趨勢(shì),這些不確定因素均對(duì)電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流分析提出新的挑戰(zhàn)。本論文探討了考慮負(fù)荷和風(fēng)電隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流問題,具體內(nèi)容如下: 首先,對(duì)現(xiàn)有概率潮流算法進(jìn)行比較,通過分析節(jié)點(diǎn)注入量互相關(guān)性對(duì)概率潮流解的影響,表明概率潮流分析時(shí)應(yīng)當(dāng)計(jì)及現(xiàn)實(shí)存在的注入量之間的互相關(guān)性。介紹了一次二階矩法、計(jì)及協(xié)方差修正的線性化概率潮流、計(jì)及協(xié)方差修正的近似二階概率潮流和兩點(diǎn)估計(jì)法的基本理論,確定了節(jié)點(diǎn)注入量相互獨(dú)立和互相關(guān)時(shí)各種算法的計(jì)算模型以及計(jì)算步驟。運(yùn)用幾種概率潮流算法在24節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)上進(jìn)行驗(yàn)證,并將各個(gè)算法的概率潮流解與相應(yīng)的蒙特卡羅模擬解進(jìn)行比較,結(jié)果表明,考慮協(xié)方差修正的近似二階模型具有更高的準(zhǔn)確度,但比其它算法耗費(fèi)更多CPU時(shí)間。通過分析注入量互相關(guān)性對(duì)概率潮流解的影響,表明概率潮流分析時(shí)應(yīng)當(dāng)計(jì)及現(xiàn)實(shí)存在的注入量之間的相關(guān)性,否則會(huì)使結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。該部分內(nèi)容不僅為其他研究者在選擇概率潮流算法時(shí)提供參考,而且為在概率潮流分析中考慮節(jié)點(diǎn)注入量的互相關(guān)性提供了依據(jù)。 其次,針對(duì)風(fēng)電隨風(fēng)速隨機(jī)變化的特點(diǎn),提出一種考慮無功功率—滑差特性的風(fēng)電概率模型,進(jìn)而采用概率潮流狀態(tài)變量和異步機(jī)滑差聯(lián)合迭代方法,進(jìn)行含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)概率潮流研究。該風(fēng)電概率模型考慮風(fēng)速的隨機(jī)性,將風(fēng)機(jī)輸出的隨機(jī)有功功率和吸收的隨機(jī)無功功率描述為電壓幅值、異步機(jī)的滑差和風(fēng)輪機(jī)的電路參數(shù)的函數(shù);聯(lián)合迭代方法中,異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的滑差作為新的修正量被引入,使用牛頓-拉夫遜方法求解關(guān)于潮流狀態(tài)變量和滑差的聯(lián)合迭代,因而迭代過程保持了牛頓-拉夫遜方法的平方收斂性。算例中假定風(fēng)速服從Weibull分布,負(fù)荷服從正態(tài)分布,使用蒙特卡羅模擬方法對(duì)一經(jīng)過修改的IEEE-14測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行概率潮流計(jì)算,結(jié)果表明了所提方法的有效性;對(duì)風(fēng)電場(chǎng)容量在系統(tǒng)中的不同比例進(jìn)行分析,表明不適當(dāng)?shù)娘L(fēng)電場(chǎng)容量會(huì)導(dǎo)致異常的概率潮流狀況。 第三,引用一種基于次微分的半光滑Levenberg-Marquardt(L-M)方法,成功實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)潮流的求解問題。在利用非線性互補(bǔ)函數(shù)將OPF模型的KKT條件轉(zhuǎn)化為半光滑非線性代數(shù)方程組后,采用基于次微分的半光滑L-M法求解,該方法屬于牛頓法范疇,可通過對(duì)L-M參數(shù)的調(diào)整保證迭代系數(shù)矩陣的正定性,克服了系數(shù)矩陣的奇異引起的“病態(tài)”,且該方法在確定搜索方向時(shí)只需求解線性系統(tǒng)的近似解,適用于大規(guī)模系統(tǒng)的求解。算例中對(duì)Kojima-Shindo問題的分析表明,該方法能夠用來求解半光滑方程組;也對(duì)電力系統(tǒng)算例的進(jìn)行仿真,從收斂特性和計(jì)算精度方面對(duì)IEEE測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行分析,結(jié)果表明了方法的有效性。 第四,考慮到系統(tǒng)參數(shù)的不確定性對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的結(jié)果產(chǎn)生重要影響,運(yùn)用一次二階矩法來計(jì)及相關(guān)負(fù)荷的不確定性進(jìn)行概率最優(yōu)潮流分析。將概率最優(yōu)潮流表述為隨機(jī)非線性規(guī)劃問題后,利用非線性互補(bǔ)函數(shù)將該問題的KKT條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化,基于轉(zhuǎn)化后的非線性代數(shù)方程組,利用一次二階矩法確定了以待求量的數(shù)字特征表示的概率最優(yōu)潮流模型,由于該模型包含不光滑函數(shù),因此采用基于次微分的半光滑L-M方法求解。對(duì)五節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、IEEE-30和IEEE-118系統(tǒng)的算例分析中,將結(jié)果與兩點(diǎn)估計(jì)法和蒙特卡羅模擬方法比較,表明所提方法具有較快的計(jì)算速度,而且與不確定變量的數(shù)目多少關(guān)系不大,故優(yōu)于兩點(diǎn)估計(jì)法和蒙特卡羅模擬方法;當(dāng)沒有輸電阻塞發(fā)生時(shí),所提方法顯示了良好的計(jì)算性能;若發(fā)生輸電阻塞,則將引起節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)電價(jià)劇增,此時(shí)所提方法無法詳細(xì)描述實(shí)時(shí)電價(jià)的PDF曲線。 最后,面對(duì)大量風(fēng)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)加劇了系統(tǒng)運(yùn)行狀況的不確定性問題,運(yùn)用一次二階矩法來計(jì)及風(fēng)電的隨機(jī)性,進(jìn)行含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流研究。概率最優(yōu)潮流模型中,風(fēng)電場(chǎng)采用考慮無功功率—滑差特性的風(fēng)電概率模型,不等式約束中除了機(jī)組出力約束、有載調(diào)壓變壓器變比約束、電壓約束和支路電流約束,也考慮了風(fēng)電場(chǎng)無功補(bǔ)償容量約束、系統(tǒng)的分鐘級(jí)爬坡能力約束;使用非線性互補(bǔ)函數(shù)將概率最優(yōu)潮流的KKT條件轉(zhuǎn)化為一組包含有不光滑函數(shù)的非線性代數(shù)方程組,然后基于一次二階矩法確定了以待求量的數(shù)字特征表示的POPF模型,由于該模型包含不光滑函數(shù),因此采用基于次微分的半光滑牛頓型方法求解。對(duì)修改的IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行分析,與蒙特卡羅模擬方法進(jìn)行比較,顯示了所提方法良好的計(jì)算性能;結(jié)果也表明,適當(dāng)?shù)娘L(fēng)電場(chǎng)容量可以節(jié)省系統(tǒng)燃料成本,且成本與節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)電價(jià)的變化與理論分析是一致的,然而,隨著風(fēng)電場(chǎng)容量的增加,風(fēng)電導(dǎo)致的可靠性成本越來越高,風(fēng)電的價(jià)值也越來越小。 【關(guān)鍵詞】:最優(yōu)潮流 概率潮流 一次二階矩方法 兩點(diǎn)估計(jì)法 蒙特卡羅模擬 風(fēng)力發(fā)電 次微分 半光滑 非線性互補(bǔ)函數(shù) 概率最優(yōu)潮流
【學(xué)位授予單位】:上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2009
【分類號(hào)】:TM744
【目錄】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-12
  • 目錄12-14
  • 第一章 緒論14-27
  • 1.1 論文的研究背景14-15
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究成果綜述15-24
  • 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容24-27
  • 第二章 概率潮流模型及算法研究27-39
  • 2.1 引言27-28
  • 2.2 一次二階矩法概率潮流28-29
  • 2.3 計(jì)及協(xié)方差修正的線性化概率潮流29-30
  • 2.4 計(jì)及協(xié)方差修正的近似二階概率潮流30-31
  • 2.5 兩點(diǎn)估計(jì)法概率潮流31-33
  • 2.6 計(jì)及節(jié)點(diǎn)注入量互相關(guān)性的概率潮流分析33-34
  • 2.7 算法步驟34-35
  • 2.8 算例分析35-38
  • 2.9 本章小結(jié)38-39
  • 第三章 含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)概率潮流研究39-50
  • 3.1 引言39-40
  • 3.2 考慮無功功率—滑差特性的風(fēng)電概率模型40-42
  • 3.3 負(fù)荷隨機(jī)模型42-43
  • 3.4 并網(wǎng)異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概率潮流計(jì)算43-44
  • 3.5 算例分析44-49
  • 3.6 本章小結(jié)49-50
  • 第四章 基于次微分的半光滑牛頓型方法求解電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流50-64
  • 4.1 引言50-51
  • 4.2 算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)51-52
  • 4.3 最優(yōu)潮流模型及求解52-55
  • 4.4 步長(zhǎng)搜索策略55-56
  • 4.5 算例分析56-62
  • 4.6 本章小結(jié)62-64
  • 第五章 考慮負(fù)荷變化的概率最優(yōu)潮流問題研究64-79
  • 5.1 引言64-65
  • 5.2 概率最優(yōu)潮流模型65-68
  • 5.3 模型求解68-69
  • 5.4 算例分析69-78
  • 5.5 本章小結(jié)78-79
  • 第六章 含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流研究79-91
  • 6.1 引言79-80
  • 6.2 含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流模型80-84
  • 6.3 模型求解84
  • 6.4 風(fēng)電對(duì)系統(tǒng)耗量成本的影響84-85
  • 6.5 算例分析85-90
  • 6.6 本章小結(jié)90-91
  • 第七章 結(jié)論與展望91-94
  • 參考文獻(xiàn)94-104
  • 附錄 A104-114
  • 附錄 B114-118
  • 作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文118-119
  • 致謝119


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地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃分析與設(shè)計(jì)    李嵩

基于輸電線路實(shí)時(shí)評(píng)估模型的電力系統(tǒng)靜態(tài)安全在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估    朱益華

遺傳算法在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配中的應(yīng)用    何大闊;王福利;賈明興;桑海峰;

基于人工魚群算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)    劉耀年,龐松嶺,劉岱

變速交流勵(lì)磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析    邱培基,湯寧平,葉文鍵,卓忠疆

保留非線性的電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算    趙芳,陳士方,張圣集

保留潮流方程非線性的電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算    黃進(jìn)安,吳惟靜

電力系統(tǒng)的概率穩(wěn)定性分析    鞠平;馬大強(qiáng);

電力系統(tǒng)負(fù)荷建模理論與實(shí)踐    鞠平

電力系統(tǒng)概率分析中的K均值聚類負(fù)荷模型    丁明,李生虎,洪梅

基于Tabu搜索方法的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化    劉玉田,馬莉

可靠性計(jì)算中加快蒙特卡羅仿真收斂速度的方法    丁明,李生虎

交直流混合電力系統(tǒng)概率穩(wěn)定性研究    黃凱

考慮負(fù)荷變化和基于改進(jìn)遺傳算法的無功優(yōu)化    鄧勇

風(fēng)力發(fā)電在英國(guó)引起的風(fēng)波    

東北風(fēng)力發(fā)電前景喜人    

借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn) 加快開發(fā)風(fēng)力發(fā)電    劉立新,王允杰

瑞典研制出新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)    

我國(guó)北方地區(qū)應(yīng)重視以水電帶風(fēng)電的聯(lián)合開發(fā)    馬涪良,于忠祥

希臘決定建設(shè)風(fēng)力發(fā)電園    

對(duì)云南發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的思考    趙智

風(fēng)力發(fā)電淺談    郭金東,趙棟利,李亞西,趙斌,許洪華

赤峰新勝風(fēng)力發(fā)電有限公司    

風(fēng)力發(fā)電科普進(jìn)校園——讓同學(xué)們充分認(rèn)識(shí)綠色能源風(fēng)能    于貴勇;

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低壓穿越的運(yùn)行與仿真    王佳;章躍進(jìn);

利用清潔發(fā)展機(jī)制促進(jìn)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展    張希良;汪婧;顧樹華;

德國(guó)大力開發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電    

移動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電法簡(jiǎn)述    娜日斯;

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)抗干擾信號(hào)的分析    陳潔;

國(guó)外海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀    黃維平;尚景宏;王建豐;

淺談風(fēng)力發(fā)電鑄件的鑄造工藝    曾小弟;

山西風(fēng)電    張向東;

大力開發(fā)風(fēng)力資源 切實(shí)保護(hù)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境    王正寬;王啟和;

自抗擾控制用于永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制    張彥寧;康龍?jiān)?曹秉剛;

上海決定發(fā)展風(fēng)力發(fā)電    蔣心和

利用風(fēng)能挑戰(zhàn)火力發(fā)電    金兆元

ABB拿下荷蘭風(fēng)電項(xiàng)目大單    許金晶

甘肅自主創(chuàng)新瞄準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電    

??诠?jié)能新嘗試風(fēng)力發(fā)電路燈亮相街頭    周元

右玉風(fēng)能開發(fā)一再升溫    李久標(biāo) 王新世

風(fēng)能開發(fā)漸成右玉新熱點(diǎn)    通訊員 王新世

申華控股 風(fēng)力發(fā)電 金融資產(chǎn)增值    董政

風(fēng)起云涌正當(dāng)時(shí)    本報(bào)記者 王羽

我省首個(gè)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目在都昌開工    記者 張雷

考慮負(fù)荷和風(fēng)電隨機(jī)變化的電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流問題研究    李雪

蛋白質(zhì)的蒙特卡羅模擬及生物分子膜行為研究    劉源

基于概率潮流的間歇性電源優(yōu)化配置研究    鄧威

計(jì)及分布式電源的電力系統(tǒng)潮流及可靠性與穩(wěn)定性研究    劉波

負(fù)載效應(yīng)對(duì)換流閥可靠性的影響及概率潮流仿真算法研究    王京景

非線性控制理論在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    劉吉宏

超導(dǎo)系統(tǒng)若干相變問題的理論研究    呂建平

最小時(shí)間函數(shù)的變分分析    蔣毅

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制技術(shù)研究    林成武

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究    劉其輝

內(nèi)蒙古風(fēng)力發(fā)電的市場(chǎng)開發(fā)研究    高靖

離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)研究    齊發(fā)

上海C風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目資產(chǎn)證券化研究    徐凡

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行研究    黨向東

小型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的高電感電機(jī)的設(shè)計(jì)和控制    黃榮賡

風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行價(jià)值分析與研究    安艷麗

獨(dú)立電網(wǎng)風(fēng)電最大功率配比的研究    高楊

考慮節(jié)點(diǎn)相關(guān)性的概率潮流    落麗媛

我國(guó)可再生能源法對(duì)風(fēng)電行業(yè)的影響    丁英龍

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)理想電壓下及電網(wǎng)電壓小值跌落時(shí)的控制    楊繼成