考虑风电场相关性的系统电压稳定性分析与无功优化
发布时间：2021-04-17 21:49
近年来,为缓解日益严重的能源危机和环境问题,新能源的开发和利用备受关注,其中风能因储量丰富、绿色清洁等优点得到大力推广,目前以风能的开发利用技术最为成熟。然而,由于风能具有较强的随机性和波动性,致使风电场输出功率的可控性较差,风电并网比例越来越高给电力系统的静态电压稳定带来巨大的影响。因此对风电并网系统电压稳定的分析方法及提高系统电压稳定的措施进行研究变得至关重要。本文针对这一问题进行了研究。首先,对电力系统稳定性的影响因素进行分析,通过理论分析对风机出力和负荷对系统电压稳定的影响进行阐述,并确立其概率模型。其次,考虑风电场输出功率的相关性并获得输出变量的概率统计信息,采用主元分析法和Cornish-Fisher级数展开法对基于三点估计法的概率潮流算法进行改进,在算例中通过与用Cholesky分解法进行比较,验证了该方法具有较高的计算精度、计算效率及实用性。然后,利用L指标对风电并网系统静态电压稳定进行概率评估,基于L指标推导出其对各节点注入功率的灵敏度,以IEEE39节点系统为例,考虑风电出力和负荷的随机性和波动性,采用改进的概率潮流算法得到各节点L指标的概率统计信息,通过计算系统静...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013-2020年国内风电并网装机总量以及占总发电量比例然而，由于受风资源分布和地理位置分布的影响，我国的风电场大都选在沿海
青岛大学硕士学位论文10成双向流动，从而影响着系统的潮流流向和分布。当风机出力由零逐渐增大时，变电站的部分负荷将交由风电场转带，从而减少了变电站从电网吸收的功率，使变电站的电压有所升高，这在一定程度上提高了系统电压的质量。但当风机出力过多时，会导致变电站向电网倒送功率，此时变电站电压大于系统电压，并超出节点电压上限，严重影响电网的稳定运行。大电网对风电场而言近乎是无穷大电源。变电站的电压与风机输出功率的大小有关，当风速的变化引起发电机组向系统输入的有功功率变化时，变电站电压也相应做出改变，所以风机出力波动势必会导致变电站电压的变化，给系统电压稳定运行增加了难度。为了说明风电场出力具有强波动性，以某地风电机组日每小时和月每日平均的出力情况为例，如图2-2和图2-3所示。虽然统计的是某天和某月的平均数据，但从中依然可以看出，风力发电具有很强的波动性与随机性，因此当这类新能源接入电网时会引起系统电压的快速波动，为准确控制系统电压稳定带来较大的难度。从图2-2显示的数据来看，风电机组在18时至24时的这段时间出力较大，此时系统负荷一般较小，有可能需要功率外送，这极有可能对系统电压造成较大的冲击。图2-2某风电场2MW风机组一天内每小时平均出力
青岛大学硕士学位论文11图2-3某风电场2MW风机组一月内每天平均出力2.1.2负荷波动在电网运行中，负荷波动具有随机性。一方面，负荷是随时间变化而变化的，对应有短期负荷特性和中长期负荷特征；另一方面，系统中不同的位置负荷节点的相关性也有所不同，有强相关性的负荷节点，也有相关性较弱的或独立的负荷节点[41]。在分析电网运行稳定性以及识别哪些区域为薄弱区域的方面，研究负荷的随机变化有着举足轻重的意义，主要体现在：(1)负荷节点随机变化在分析系统电压稳定性及薄弱区域识别过程中，根据实际需要随机选取单一负荷节点、多负荷节点或全部负荷节点参与运算，确定计算次数，保证样本数量足够，以便后续结合静态电压稳定性分析指标进行系统稳定性概率评估。(2)负荷节点波动幅值随机变化各节点负荷幅值波动可以增大、减小，也可以维持稳定。在选定参与计算的负荷节点后，根据实际需要限制负荷的增长方式和幅值减少幅度，但不限制节点负荷幅值增长的幅度。确定计算次数，保证样本数量足够，以便后续结合静态电压稳定性分析指标进行系统稳定性概率评估。负荷的波动形式主要有水平波动、功率因数波动[42]和某节点负荷占系统总负荷比率波动三种主要形式。本文采用负荷恒功率因数波动形式，让无功负荷随有功负荷变化，以便在求系统电压稳定薄弱节点的同时可以使系统的无功功率需求也得到满足。负荷是电力系统中必不可少的一个部分，系统各节点的负荷大小取决于用户的用电需求，由于用户的用电时间、负荷功率的大小无法精准预测，在电力系统稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]主元分析结合Cornish-Fisher展开的概率潮流三点估计法[J]. 毛晓明,叶嘉俊. 电力系统保护与控制. 2019(06)
[2]风速相关性产生新方法及对电网电压稳定影响[J]. 鄂志君,张宇,沈妍,张利,王麟,李丛林. 电力系统及其自动化学报. 2018(03)
[3]考虑多重不确定参数的配电网概率无功优化[J]. 尹青,杨洪耕,马晓阳. 电力系统保护与控制. 2017(07)
[4]考虑多风电场相关性的场景概率潮流计算及无功优化[J]. 邱宜彬,欧阳誉波,李奇,陈维荣. 电力系统保护与控制. 2017(02)
[5]基于Nataf逆变换的概率潮流三点估计法[J]. 张立波,程浩忠,曾平良,姚良忠,Masoud Bazargan. 电工技术学报. 2016(06)
[6]含风机电网静态电压稳定薄弱区域分析[J]. 姜惠兰,秦景忠,郑双琦,程睿. 电力系统及其自动化学报. 2015(12)
[7]考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估[J]. 陈磊,闵勇,侯凯元. 中国电机工程学报. 2016(03)
[8]基于2m+1点估计法的考虑风力发电接入时电力系统谐波概率潮流算法[J]. 余光正,林涛,徐遐龄,叶婧,周思远,陈汝斯. 电网技术. 2015(11)
[9]基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估[J]. 张晓英,张璞. 兰州理工大学学报. 2015(04)
[10]含大规模风电场的电网静态电压稳定性评估[J]. 卢锦玲,石少通,卢洋. 电力系统及其自动化学报. 2015(06)
博士论文
[1]考虑不确定性因素的电力系统电压稳定与无功优化问题研究[D]. 李鸿鑫.华中科技大学 2013
[2]基于差分进化算法的多目标优化方法研究及其应用[D]. 徐斌.华东理工大学 2013
[3]考虑负荷和风电随机变化的电力系统概率最优潮流问题研究[D]. 李雪.上海大学 2009
[4]电力系统静态电压稳定性快速评估方法研究[D]. 王亮.山东大学 2007
[5]大型风电场电压稳定性分析与控制研究[D]. 潘文霞.河海大学 2004
硕士论文
[1]风电功率预测及其并网对系统静态电压稳定性的影响[D]. 樊宝龙.山东大学 2015
[2]考虑多风电场相关性的场景概率潮流计算及其在无功优化中的应用[D]. 熊强.西南交通大学 2015
[3]基于灵敏度分析法的风力发电系统电压稳定性研究[D]. 蒋拯.兰州理工大学 2014
[4]风电并网静态电压稳定分析及风电接入能力计算[D]. 孙锐.山东大学 2014
[5]风力发电机组并网的电压稳定性分析研究[D]. 张彦凯.兰州理工大学 2011
[6]分岔理论在风电系统电压稳定分析中的应用[D]. 许珊珊.长沙理工大学 2010
本文编号：3144195
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013-2020年国内风电并网装机总量以及占总发电量比例然而，由于受风资源分布和地理位置分布的影响，我国的风电场大都选在沿海
青岛大学硕士学位论文10成双向流动，从而影响着系统的潮流流向和分布。当风机出力由零逐渐增大时，变电站的部分负荷将交由风电场转带，从而减少了变电站从电网吸收的功率，使变电站的电压有所升高，这在一定程度上提高了系统电压的质量。但当风机出力过多时，会导致变电站向电网倒送功率，此时变电站电压大于系统电压，并超出节点电压上限，严重影响电网的稳定运行。大电网对风电场而言近乎是无穷大电源。变电站的电压与风机输出功率的大小有关，当风速的变化引起发电机组向系统输入的有功功率变化时，变电站电压也相应做出改变，所以风机出力波动势必会导致变电站电压的变化，给系统电压稳定运行增加了难度。为了说明风电场出力具有强波动性，以某地风电机组日每小时和月每日平均的出力情况为例，如图2-2和图2-3所示。虽然统计的是某天和某月的平均数据，但从中依然可以看出，风力发电具有很强的波动性与随机性，因此当这类新能源接入电网时会引起系统电压的快速波动，为准确控制系统电压稳定带来较大的难度。从图2-2显示的数据来看，风电机组在18时至24时的这段时间出力较大，此时系统负荷一般较小，有可能需要功率外送，这极有可能对系统电压造成较大的冲击。图2-2某风电场2MW风机组一天内每小时平均出力
青岛大学硕士学位论文11图2-3某风电场2MW风机组一月内每天平均出力2.1.2负荷波动在电网运行中，负荷波动具有随机性。一方面，负荷是随时间变化而变化的，对应有短期负荷特性和中长期负荷特征；另一方面，系统中不同的位置负荷节点的相关性也有所不同，有强相关性的负荷节点，也有相关性较弱的或独立的负荷节点[41]。在分析电网运行稳定性以及识别哪些区域为薄弱区域的方面，研究负荷的随机变化有着举足轻重的意义，主要体现在：(1)负荷节点随机变化在分析系统电压稳定性及薄弱区域识别过程中，根据实际需要随机选取单一负荷节点、多负荷节点或全部负荷节点参与运算，确定计算次数，保证样本数量足够，以便后续结合静态电压稳定性分析指标进行系统稳定性概率评估。(2)负荷节点波动幅值随机变化各节点负荷幅值波动可以增大、减小，也可以维持稳定。在选定参与计算的负荷节点后，根据实际需要限制负荷的增长方式和幅值减少幅度，但不限制节点负荷幅值增长的幅度。确定计算次数，保证样本数量足够，以便后续结合静态电压稳定性分析指标进行系统稳定性概率评估。负荷的波动形式主要有水平波动、功率因数波动[42]和某节点负荷占系统总负荷比率波动三种主要形式。本文采用负荷恒功率因数波动形式，让无功负荷随有功负荷变化，以便在求系统电压稳定薄弱节点的同时可以使系统的无功功率需求也得到满足。负荷是电力系统中必不可少的一个部分，系统各节点的负荷大小取决于用户的用电需求，由于用户的用电时间、负荷功率的大小无法精准预测，在电力系统稳定
【参考文献】：
期刊论文
[1]主元分析结合Cornish-Fisher展开的概率潮流三点估计法[J]. 毛晓明,叶嘉俊. 电力系统保护与控制. 2019(06)
[2]风速相关性产生新方法及对电网电压稳定影响[J]. 鄂志君,张宇,沈妍,张利,王麟,李丛林. 电力系统及其自动化学报. 2018(03)
[3]考虑多重不确定参数的配电网概率无功优化[J]. 尹青,杨洪耕,马晓阳. 电力系统保护与控制. 2017(07)
[4]考虑多风电场相关性的场景概率潮流计算及无功优化[J]. 邱宜彬,欧阳誉波,李奇,陈维荣. 电力系统保护与控制. 2017(02)
[5]基于Nataf逆变换的概率潮流三点估计法[J]. 张立波,程浩忠,曾平良,姚良忠,Masoud Bazargan. 电工技术学报. 2016(06)
[6]含风机电网静态电压稳定薄弱区域分析[J]. 姜惠兰,秦景忠,郑双琦,程睿. 电力系统及其自动化学报. 2015(12)
[7]考虑风电随机性的静态电压稳定概率评估[J]. 陈磊,闵勇,侯凯元. 中国电机工程学报. 2016(03)
[8]基于2m+1点估计法的考虑风力发电接入时电力系统谐波概率潮流算法[J]. 余光正,林涛,徐遐龄,叶婧,周思远,陈汝斯. 电网技术. 2015(11)
[9]基于PQ曲线的风电并网系统电压稳定性评估[J]. 张晓英,张璞. 兰州理工大学学报. 2015(04)
[10]含大规模风电场的电网静态电压稳定性评估[J]. 卢锦玲,石少通,卢洋. 电力系统及其自动化学报. 2015(06)
博士论文
[1]考虑不确定性因素的电力系统电压稳定与无功优化问题研究[D]. 李鸿鑫.华中科技大学 2013
[2]基于差分进化算法的多目标优化方法研究及其应用[D]. 徐斌.华东理工大学 2013
[3]考虑负荷和风电随机变化的电力系统概率最优潮流问题研究[D]. 李雪.上海大学 2009
[4]电力系统静态电压稳定性快速评估方法研究[D]. 王亮.山东大学 2007
[5]大型风电场电压稳定性分析与控制研究[D]. 潘文霞.河海大学 2004
硕士论文
[1]风电功率预测及其并网对系统静态电压稳定性的影响[D]. 樊宝龙.山东大学 2015
[2]考虑多风电场相关性的场景概率潮流计算及其在无功优化中的应用[D]. 熊强.西南交通大学 2015
[3]基于灵敏度分析法的风力发电系统电压稳定性研究[D]. 蒋拯.兰州理工大学 2014
[4]风电并网静态电压稳定分析及风电接入能力计算[D]. 孙锐.山东大学 2014
[5]风力发电机组并网的电压稳定性分析研究[D]. 张彦凯.兰州理工大学 2011
[6]分岔理论在风电系统电压稳定分析中的应用[D]. 许珊珊.长沙理工大学 2010
本文编号：3144195
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