考虑虚拟发电厂接入的新能源电力系统优化调度研究

发布时间：2019-07-12 08:43

【摘要】：近年来,传统化石能源危机及环境污染问题越来越严重,逐步成为影响各国经济发展的关键因素。世界各国开始重视具备较好的环保节能效益的新能源电力的发展。然而新能源电力,如风电、光伏发电等具有强间歇性和强随机波动性,随着新能源电力的不断接入,保证电网安全运行,同时实现经济调度将成为电力系统面临的挑战。本文引入虚拟发电厂(Virtual Power Plant,VPP)概念,考虑其聚合特性,能将不同地点、不同类型的新能源及需求侧负荷聚合利用,使电力系统调度不再局限于单一的发电侧或需求侧。考虑VPP参与系统调度,是提高供电可靠性与新能源利用率的可能途径。如何在新能源电力系统负荷优化调度中充分利用VPP运行策略,更好地平抑新能源波动,降低发电成本及环境成本,是具有重要价值的研究课题。考虑VPP参与的新能源电力系统优化调度问题,其调度模型和解法与传统电力系统优化调度有着较大的差异。具体表现为一是VPP聚合器内部各发电单元聚合后的出力特性,目前国内外电力调度过程中均未有相关研究及应用;二是在已有调度过程中考虑VPP环境效益的研究较少,缺乏深入分析VPP内部分布式能源特性及可控电源的配合对调度结果影响的研究;三是对于许多研究中构建的VPP,其内部聚合形式、发电侧与需求侧参与情况、模型采用的目标函数等各不相同,目前缺乏从整体上归纳整理的相关研究工作。围绕上述问题背景,本文开展了三方面的研究工作。首先针对最典型的含风电的新能源电力系统,本文结合VPP聚合特性,构建了计及VPP聚合特性的两阶段经济调度模型:第一阶段基于包含若干风场与火电机组的VPP的聚合出力特性,对VPP的总出力进行决策;第二阶段将VPP的总出力在其内部各单元机组之间进行分配。本文分析了VPP聚合特性及运行策略对新能源电力系统的影响,利用某风电场的真实出力数据,对所述两阶段模型进行多场景仿真。结果表明,与传统经济调度方法相比,本文提出的模型能显著提高风电利用率,并降低发电费用。第二,考虑到实际VPP内部包含的发电及需求资源的多样性,本文分析了VPP内部各DG发电成本,构建了包含风电、光伏发电、小水电及微型燃气轮机在内的新能源发电系统的优化模型,将VPP发电跟踪计划、发电成本及环境效益作为模型的目标函数,并用粒子群算法对模型进行了仿真。结果表明,VPP在参与新能源电力系统优化调度中,计及环境效益的同时,通过优化微型燃气轮机出力系数与小水电季节性发电出力,不仅可以降低新能源出力波动对电网的影响,还能降低总的发电成本。第三,针对发电侧及需求侧对VPP运行策略的不同影响,本文通过大量文献资料研究,整理了目前VPP内部聚合成分的形式、模型以及目标函数等内容,并总结出最典型的VPP聚合形式。在对比分析了多种VPP优化目标的基础上,考虑VPP内部机组发电成本及弹性需求两方面,给出了VPP最大自我供给策略与最大化利益策略。针对最大化利益策略,配置了新能源电力系统中最典型的VPP聚合形式,设计了基于分时电价的VPP调度模型,并结合粒子群及CPLEX优化仿真。结果表明,当大规模新能源电力接入电网时,基于分时电价的VPP运行策略采用抽水蓄能和储能电池联合运行时,考虑VPP接入的新能源电力系统能获得更好的经济效益和电能质量。
文内图片：

图片说明：风电场1在场景1中出力曲线
文内图片：

图片说明：风电场2在场景1中出力曲线
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM73

【参考文献】