计及风电接入的电网时空演化模型及连锁故障研究

发布时间：2020-07-26 07:12

【摘要】：随着电网规模的不断扩大,电网的大规模互联以及以风电为代表的清洁能源的高比例接入成为电力系统发展的必然趋势,研究考虑风电接入的电力网络的发展演化规律及其连锁故障对提高电网可靠性与安全性具有重要意义。因此,本文提出计及风电接入的复杂电网时空演化模型,在此基础上提出考虑节点不同电压等级特性的风电并网时空演化模型,并通过引入联合熵指标对演化过程中系统连锁故障风险进行评估,揭示出风电接入后渗透率和网络拓扑结构的变化对电网连锁故障发生概率的影响。为探究风电出力的波动性对电网演化的影响,本文提出计及风电的复杂电网时空演化模型。时空演化模型考虑慢、快两种动态过程,在时空演化慢动态过程中,根据系统不同区域风力资源建立各区域风电厂接入的概率模型;在快动态过程中,以区间直流潮流来考虑风电接入后的波动功率,对系统的潮流分布进行优化计算。利用IEEE-118节点系统对模型进行仿真,通过引入负载率和潮流熵指标,得出风电渗透率越高,系统负荷损失量越大,且系统的潮流分布变得不均匀、向无序状态发展,当风电渗透率接近15%之后,潮流熵增长速度变快。为揭示风电接入在不同电压等级特性下的影响,提出考虑节点不同电压等级特性的风电并网时空演化模型。考虑电网的区域特性,在计及风电的复杂电网时空演化模型的慢动态过程中,节点接入综合考虑了原网络节点度、节点间距离以及节点的电压等级特性的影响,且新增节点以不同电压等级分布。通过仿真得出,节点接入过程中综合考虑不同电压等级特性的影响,系统节点度的分布更加均匀,系统鲁棒性增强;通过对系统演化过程中潮流熵的分析,得出当风电渗透率增加至10%以后,系统新节点的增加考虑电压等级特性的影响可以有效缓解风电的波动性对系统潮流的影响。当系统风电渗透率增加接近15%时,系统潮流熵增加速率加快,但是考虑电压等级特性系统的潮流熵增加速率要小于不考虑电压等级特性时系统的潮流熵增加速率。为分析风电并网系统演化过程中的连锁故障风险,在风电并网系统下提出基于联合熵的连锁故障风险评估方法。该方法综合考虑了度数大小影响的加权网络拓扑熵、负载率大小影响的加权潮流熵,得到既能衡量网络拓扑稳定性又能衡量系统潮流分布均匀性的联合熵,揭示系统演化过程中连锁故障风险水平。最后,利用风险价值和条件风险价值来对系统演化过程中的大停电事故进行评估,并与联合熵进行对比,说明通过联合熵分析连锁故障演化进程的有效性。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614;TM711
【图文】：

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内容结构图

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计及风电接入的电网时空演化模型及连锁故障研究的区域存在不同的负荷增长率，更新系统中各区域的负荷；(5-2) 考虑系统不同区域存在地域、气候、电力需求等因素不同，导致不同区域电网有不同的拓扑结构，有不同区域存在不同的演化特征，以是否满足新建变电站的概率来确定是否有新变电站接入系统。若有，确定新建变电站的位置、容量如式(2-9)以及确定新建变电站所在的区域，更新系统拓扑结构；(5-3) 判断系统中各个区域的发电能力，如果某个区域出现发电能力不足，按照所需条件扩建电厂或者新建电厂，如有新建电厂，通过相应概率如式(2-8)确定新建电厂类型及其容量风电厂容量如式(2-4)，普通电厂容量如式(2-9)，更新有新节点接入区域的拓扑结构以及整个系统的拓扑结构，并对系统进行潮流优化；

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湘潭大学硕士学位论文判断脆弱性线路所在的区域 Z，并对脆弱性线路进行升级改造。(6) 天数 t=t+1，直到天数达到设定天数，则系统运行结束，获得各线路负载率、区域平均负载率以及潮流熵分布，否则回到步骤(4)继续迭代。2.4 算例分析论文中计及风电分布特性的复杂电网时空演化模型在 IEEE-118 节点系统上进行模拟演化。首先，为了满足风力资源的区域分布特性，参考文献[12]和[69]的方法，将 IEEE-118 节点系统分成 3 个区域，考虑风电的波动性，风电波动系数 c 取值为 0.08。各区域特征以及系统参数分别如图 2-2 和表 2-1 所示。为分析比较风电接入带来的影响，对不考虑风电接入的时空演化模型也进行了仿真，由于不考虑风电接入的演化模型系统增加的为常规发电机，因此后文中对该类演化系统简称为常规系统。

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