【摘要】：大力发展以风电为代表的清洁能源,对我国能源结构的优化,促进社会和经济可持续发展发挥着重要的作用。高比例风电接入带来巨大的社会经济效益的同时,也对电网的安全性产生了更多不确定的影响。近年来全世界范围内发生多次由大规模新能源脱网引发的大停电事故,引起了各国电力工作者们针对高比例风电接入对电力系统的安全稳定问题的关注。这些事故背后的共同点是在系统的电源结构中新能源的渗透率都达到了很高的水平,发生大停电事故的原因都是由于短时间内大规模新能源从系统中退出运行,巨大的功率缺额引发了连锁故障,最终导致系统崩溃。由此,研究含风电电力系统的安全性评价方法,通过对风电接入后系统的静态安全性和动态安全性综合分析,找出系统中的薄弱环节,并提出针对性的加强措施,对预防大停电事故的发生是十分有必要的。传统的电网关键节点识别研究多采用基于网络拓扑的静态分析方法,分析节点发生故障后对网络完整性和连通性的影响。在节点重要性研究中现有方法通过定义相应的网络指标,采用统计学的方法对节点在网络中的重要程度进行分析,但这些方法都依赖于网络中节点的有效性,且认为邻居节点间的连接路径是相对固定,缺乏对电力系统动态特性的考虑等不足。针对这一问题,研究电网中节点之间的电气耦合关系。基于节点间的功率流动方向,建立了网络中源节点和终端节点的依存效用,并对电气耦合系数的计算方法进行了改进,分析节点故障后其状态通过邻域电气耦关系对系统中其他节点运行状态的影响程度。进而提出考虑节点邻域电气耦合系数的改进PageRank算法对节点重要度排序的方法。在含风电接入的IEEE39节点系统中通过设置三相短路故障对所提算法进行了测试,验证了所提方法在分析故障节点对整个网络中其他节点运行状态影响的有效性,能够有效识别对系统稳定性影响较大的节点并将其作为脆弱节点。建立了电力系统的类Kuramoto模型,分析电网拓扑结构对系统保持同步能力的影响,将系统内的节点连接关系按照吸收功率或发出功率划分为同质连接关系和异质连接关系,分析同质连接和异质连接对系统保持同步能力的影响。研究结果表明移除异质连接关系(发电机与负荷)之间的联络线在一定程度上会降低系统的保持同步的能力。基于上述结论,进一步对风电机组通过负荷节点和同步机节点接入系统的两种方案对系统同步能力的影响进行了分析,研究结果表明风电通过异质连接关系接入即风电通过负荷节点接入系统有助系统同步能力的提升。建立适合含风电电力系统暂态稳定分析的Kuramoto模型。采用概率分析的方法,生成系统在遭到大扰动后的发电机初始运行状态的样本集,统计其中能够回到系统扰动前平衡点的初始运行点数量,并将这些初始运行点在相空间中投影,以此来对受到扰动后的系统吸引域大小进行估计。这种估计亦可以作为系统发生暂态失稳概率的评价。结合高比例风电脱网引发系统大停电事故的启示,利用所建立的基于耦合振子模型的电力系统动力学模型,分析系统参数对系统受到扰动后吸引域大小的影响,研究表明增加节点间的耦合强度即最大传输功率可以显著的增加系统吸引域的大小,提高系统抵御大扰动的能力;在耦合强度不变情况下,增加发电机出力会对系统的暂态稳定概率产生负面的影响,随着出力的增加系统可能出现完全失稳的情况。在此基础上研究含风电电力系统的扰动后系统暂态稳定概率估计的特征,进一步分析风电渗透率与系统暂态稳定概率之间的联系。研究结果表明随着风电渗透率的逐渐提高,系统的暂态失稳概率也逐渐增加,风电渗透越高,这种影响越明显。结合上述研究内容,针对风电接入的电力系统安全性综合评价问题选取了包括静态安全性和动态安全性2方面9个评价指标。提出了基于标尺竞争的单指标评估方法,通过构建标杆场景得出了不同渗透率下风电接入电网单指标安全性评估结果;进一步建立了基于灰色关联分析的电力系统安全性综合评价模型,并利用变异系数法确定了指标权重实现评价指标动态赋权;最后所提方法结合某省实际数据,对2020年规划的风电源接入电力系统的安全性进行了综合评价。研究成果为风电接入电网规划提供决策方法指导。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614
【图文】：
２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２０（＃邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８逡逑图１－２邋２００１－２０１８年全球风电累计装机容量逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋２００１－２０１８邋Ｇｌｏｂａｌ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑从图１－２中可以看出，２００１？２０１０年全球风电累积装机容量始终保持在２５上的高增长态势，其中２００８年更是达到了邋３１％。２０１０年？２０１３全球风电产展进入了低谷，年新增风电机组装机装机容量不足４％，在２０１３年的甚至
。逡逑）基于耦合振子模型的电力系统暂态稳定性评估逡逑立了二阶Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型与网络收缩电力系统模型之间的对应通过研宄系统故障后不同参数下系统吸引域大小的变化，分稳定性的影响。通过对不同风电渗透率下的系统吸引域大小接入的电力系统暂态稳定概率进行评估。逡逑）基于标尺竞争的含风电电力系统安全性综合评价研究逡逑风电接入对电网￥全稳定运行的影响，建立含风电电力系统体系，提出基于标尺竞争的单指标评价方法及改进灰色关联合评价模型。针对某省２０２０年风电源规划情况，通过构建标率下风电接入电网的单因子安全性进行评价。在此基础上提确定指标权重的改进灰色关联分析法的综合评价模型，对不不同风电接入位置的多种风电接入场景下的电力系统安全性进析大规模风电接入对电力系统安全性的影响，并指出在未来风要重点关注的方面。逡逑的总体框架如图】－６所示，论文的章节安排为：逡逑基于复杂网络理论的含风电逡逑
【参考文献】
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本文编号：
2715094
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