新能源并网的挑战与应对

发布时间：2020-11-06 06:57

　　 大规模新能源发电接入电网后,由于其固有的波动性和随机性,使得常规机组调节次数和深度都大幅增加,会给电力系统带来了诸如调峰压力、有功不平衡、潮流随机性增大等不良影响。因此电网需要有更强灵活性才能匹配新能源发电的并网。如果传统电源不能跟随净负荷变化,就需要弃风弃光或切负荷以保证电力系统安全稳定运行。但是,弃风弃光不符合全社会大力发展新能源的愿景,切负荷会给社会带来不良影响和经济损失。因此,更多的接受新能源发电和并网,提高新能源消纳能力,建设清洁电力系统,对中国电网发展具有重要意义。研究新能源发电对电网的影响以及如何应对挑战是当前重要的问题。在此背景下,本文讨论了新能源并网给电力系统带来的挑战和应对方案。研究重点是进行了风火联合发电系统机组组合问题的优化模型和调度方法。首先,本文分析了风电出力和光伏发电出力特性。随后,分别归纳了风电并网和光伏并网给电力系统带来的挑战,总结了两种常用的提高新能源消纳能力的电源优化方案:风火联合发电优化调度、风光储联合优化调度,文章主要对风火联合打捆发电机组组合问题进行了研究。建立了包含风电的机组组合优化数学模型,包括经济性、环保性、风电消纳能力三个目标函数,考虑通过弥补风电随机性而建立的正、负旋转备用约束,使用离散粒子群(DPSO)一二次规划(QP)混合智能算法把机组优化调度间题分解成内外两层分析求解。外层采用离散粒子群算法优化机组启停状态,得到最优出力启停方案;内层使用二次规划法进行启动机组的出力的最优处理以获得最优解。通过10个火电机组和2个风电场系统算例,分别采用PSO和DPSO-QP求解了含有风电场的系统内机组启停组合和负荷优化分配问题,并对结果进行了比较。仿真结果表明该算法能够在风电波动和随机性的影响下优化风火联合系统机组组合调度的运算。它考虑了系统的经济性,满足了电力生产的安全要求,显示了算法的有效性和可行性。总之,基于对新能源出力特性的深入理解,分析新能源并网给电网带来的挑战,研究含新能源的电源优化,对于提高新能源消纳能力具有一定的理论和现实意义。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM73;F426.61
【部分图文】：

图２－１风速波动频谱图??图２－１为风速波动频谱图，风湍流峰值主要是由１？６０ｓ内变化的阵值取决于每丨丨的风速变化；气象峰值取决于气候模式的变化。对系统，风速的日峰值和气象峰值会对电力系统的长期有功功率平

图２－３风力发电系统示意图??如图２－３所示，风力发电机利用风能来使风扇的叶片产生转矩、这种转矩??会带动齿轮将作用力传导至异步发电机中，异步发电机通过外部电力产生旋转??磁场，齿轮驱动电机中的转子切割磁感线产生电流和电压，根据电磁感应原理，??如果转子的转速和磁场的旋转方向相同且同速，发电机就只以电动机形式存在??而不会产生感应电流。但是两者方向或速度不同，则会以发电机的形式存在，??产生的电流与电压会通过并网装置进行并网。??—般风力发电机的输出功率仅依靠风速的大小决定，但如果这样并网则其??输出电压会非常不稳定，这种情况下加入风速控制装置，就可以通过叶片的倾??斜平衡风速造成的扭矩从而控制平缓风速变化，能使输出更加平滑稳定。对于??风能的调度而亩，传统调度优化模型通常＋考虑到风速的间歇性和随机忭给调??度带来的影响，而只是简单地把风速当作一个常量来代入模型求解，造成“弃风”??现象严重，并网效率很低。目前对风速的模拟主要通过其概率分布密度来农示，??然后通过模拟技术或者抽样取值等策略代入到模型中进行求解。但是由于风速??

?额定风速；??ｐｒ——风机额定输出功率。??仿真得出的上文所述风电场有功功率模拟曲线如图２－４所示。??２００?）｜?ｉ．ｉ?ｔ￣￣?１?ｒ１??１８０?／?ｎ??ｉ：Ｉ?ｙ?｜｜?Ｉ??：ｌＨｉ?ＩＩ?ｌＷ??〇?〇?■?，?，?．?ＩＩ?１１?．?１）．??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??蕤机抽样次数??图２－４风电场出力曲线模拟??可以看出，风电厂在大部分的运行时间的正常出力远远小于额定的输出功??率，风力发电厂容量的额定值可信度较低，因此，在模型分析和实际运行中考??虑风电出力的随机性是很冇必要的。??２．２光伏发电特性分析??（１）出力不稳定性。光伏发电出力完全由天气状况决定，因此，白昼黑夜、??阴晴云雨、春夏秋冬光伏电站表现出明显的间歇性、波动性、随机性。在ＰＶ??发电厂所处地理位置的特定时刻的辐照度，温度，太阳方位和光伏电池运行状??１２??
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本文编号：2872807