地区电网风电穿透功率极限的优化问题研究
发布时间：2021-11-24 16:42
近几年来,环境污染问题和能源枯竭问题越来越受到人们的重视,包括不断上涨的化石燃料价格、化石燃料资源的不断耗尽、不断变化的天气情况、温室气体排放量的不断增多、全球变暖等,都促使政策制定者思考传统能源的未来。在新能源发电技术中,风电产业发展与生态保护协调发展,避免了对自然生态资源和自然环境的破坏。从目前的发展形势来看,风能在世界各地的可使用资源比较丰富,已经具有相对成熟的设备技术,并且成本相对较低,对生态环境的破坏较少。考虑到风电规模的不断增大,对配电网安全稳定运行带来不同程度的影响,因此本文对并网风电场穿透功率极限进行研究。首先引入了机会约束规划模型,然后介绍了蒙特卡洛算法的基本原理和实现步骤,讲解了标准粒子群算法的理论知识和实现步骤,针对粒子群算法在优化过程中易陷入局部最优,导致收敛精度低甚至不易收敛等缺点,引入混沌种群初始化和自适应调整策略对粒子群算法进行改进,提出基于混沌初始化自调整粒子群算法。其次,在不考虑风速和负荷波动随机性的情况下,建立了基于静态约束的风电穿透功率极限数学模型。以标准的IEEE30节点为例,以14节点接入风电场容量最大为目标函数,在满足潮流约束、电压偏移约束、...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海上风机Figure1-1Offshorewindturbine
鞯取４送猓?绲缦低潮旧硗ü?罅康缌Φ缱由璞附尤氲缤??并网运行可能会给电网带来谐波问题。（3）对电网调度和经济运行的影响与传统的可控电源相比，风电场的输出具有较大的随机性，大规模风电并网运行增加了电网调度的难度。如果风电波动特性与电网负荷波动特性不一致，电网调峰调频问题将更加突出。为了保证电网的安全稳定运行，电力系统调度部门需要提前预测风电发电功率并及时调整。调度计划减少电力系统的旋转，提高电网吸收风电的能力。现代风力发电系统由风能资源、风力涡轮、控制装置、监控显示装置等组成，如图1-2所示。风力涡轮机是风力发电系统的关键设备，通常包括风力涡轮机、发电机、齿轮箱及其相应的控制装置。风力机是一种截留气流动能，将风力机叶片迎风区部分动能转化为有用机械能的装置。齿轮箱是风力机和发电机之间的传动机构。机器捕获的机械能被传送到发电机，发电机将机械能转换成电能输送到电网。图1-2风力发电机原理图Figure1-2Windturbineschematic（4）风速、空气密度和机组主要运行参数对风机的影响风力机的出力主要取决于风速，主要的参数是初始风速、额定风速与截止风速。风速所处的区间位置，决定了风电场的出力大校当风速太大大于截止风速或者太小小于初始风速时，此时没有输出功率；当风速大于初始风速小于额定风速时，此时的输出功率可通过近似的线性公式进行计算；当风速大于额定风速小于截止风速之间时，此时的输出功率为额定功率。湍流度是反映风速变化程度的最重要特征，是风速标准差与平均风速之比。
华北水利水电大学硕士学位论文10化的，它总是会寻找最适合个体的可能形式的空间(适应性景观)。在自然界中，个体需要适应环境才能生存，这一过程被称为进化。在繁殖时，使个体更适合竞争的特征被保留，较弱的元素被消除。基因是控制这些特征的单位，这些基因的集合形成染色体。只有最适的个体才能在后代中生存，最适的基因在重组过程中遗传给后代。它被称为交叉[42]。这种自然选择和优化的过程导致进化算法的增长。进化算法是进化计算的一个子类，属于一般随机搜索算法的集合。图1显示了EA在不同搜索方法中的位置。这是一个基于种群[43]概念的元启发式优化算法。元启发式是用于查找、产生或选择可能执行部分搜索的较低级过程或启发式的较高级别过程。适用于计算能力有限、信息量不足或不完全的各种优化问题。在这种情况下，它提供了足够好的解决方案。图1-3搜索方法的分类Figure1-3ClassificationofsearchmethodsEA的灵感来自于生物进化的机制，如繁殖、突变、重组和选择。随机创建一组候选解(即函数域的元素)以最大化质量函数。然后将抽象适应度函数形式的质量函数应用于问题域。对于下一代，根据适应度函数来选择更好的候选人。这是通过应用重组和/或突变技术来实现的。重组是由二元运算符表示的。该操作符可以应用于两个或多个被选中的候选对象，即为人所知的父对象，并生成一个或多个新的候选对象(子对象)。而突变只适用于一个候选人，它会产生一个新的孩子。在执行这个重组或突变之后，它根据它们的适应度函数生成一组新的候选项。这是一个迭代的过程。它可以继续，直到找到足够好的候选[44]。具体的操作
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风能资源评估的主要问题及原因分析[J]. 李小兵,王潇. 风能. 2019(01)
[2]大停电背景下考虑系统暂态安全的动态风电穿透功率极限计算[J]. 叶茂,刘艳,顾雪平,韩思聪,王少博. 电力自动化设备. 2018(11)
[3]可再生能源综合利用的研究现状与展望[J]. 吴利乐,郑源,王爱华,任岩. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[4]电力系统无功优化模型的研究综述[J]. 王晓文,赵彦辉. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]Tent混沌人工蜂群与粒子群混合算法[J]. 匡芳君,金忠,徐蔚鸿,张思扬. 控制与决策. 2015(05)
[6]考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型[J]. 蔺海明,刘天琪,李兴源,王剑,李茜. 电力系统保护与控制. 2013(20)
[7]电力系统的柔性评价与风电穿透功率极限计算[J]. 白玉东,王承民,衣涛,徐小芳,陈东,袁一鸣. 电力自动化设备. 2012(10)
[8]大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估[J]. 汪海瑛,白晓民. 电网技术. 2012(06)
[9]基于改进粒子群优化算法的风电场最大接入容量计算[J]. 郭晓蕊,王德意,杨国清,景敏,李琼. 中国电力. 2011(01)
[10]基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究[J]. 袁铁江,晁勤,李义岩,袁建党,吐尔逊·伊不拉音. 电力系统保护与控制. 2011(01)
博士论文
[1]大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D]. 迟永宁.中国电力科学研究院 2006
[2]随机规划理论在风电并网系统分析中的应用研究[D]. 雷亚洲.中国电力科学研究院 2001
硕士论文
[1]电力系统柔性分析与风电穿透功率极限研究[D]. 白玉东.上海交通大学 2012
[2]风电穿透功率及风电入网后系统短期运行研究[D]. 吴颖.上海交通大学 2009
[3]一类随机机会约束规划的算法及应用研究[D]. 麻倩倩.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：3516374
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
海上风机Figure1-1Offshorewindturbine
鞯取４送猓?绲缦低潮旧硗ü?罅康缌Φ缱由璞附尤氲缤??并网运行可能会给电网带来谐波问题。（3）对电网调度和经济运行的影响与传统的可控电源相比，风电场的输出具有较大的随机性，大规模风电并网运行增加了电网调度的难度。如果风电波动特性与电网负荷波动特性不一致，电网调峰调频问题将更加突出。为了保证电网的安全稳定运行，电力系统调度部门需要提前预测风电发电功率并及时调整。调度计划减少电力系统的旋转，提高电网吸收风电的能力。现代风力发电系统由风能资源、风力涡轮、控制装置、监控显示装置等组成，如图1-2所示。风力涡轮机是风力发电系统的关键设备，通常包括风力涡轮机、发电机、齿轮箱及其相应的控制装置。风力机是一种截留气流动能，将风力机叶片迎风区部分动能转化为有用机械能的装置。齿轮箱是风力机和发电机之间的传动机构。机器捕获的机械能被传送到发电机，发电机将机械能转换成电能输送到电网。图1-2风力发电机原理图Figure1-2Windturbineschematic（4）风速、空气密度和机组主要运行参数对风机的影响风力机的出力主要取决于风速，主要的参数是初始风速、额定风速与截止风速。风速所处的区间位置，决定了风电场的出力大校当风速太大大于截止风速或者太小小于初始风速时，此时没有输出功率；当风速大于初始风速小于额定风速时，此时的输出功率可通过近似的线性公式进行计算；当风速大于额定风速小于截止风速之间时，此时的输出功率为额定功率。湍流度是反映风速变化程度的最重要特征，是风速标准差与平均风速之比。
华北水利水电大学硕士学位论文10化的，它总是会寻找最适合个体的可能形式的空间(适应性景观)。在自然界中，个体需要适应环境才能生存，这一过程被称为进化。在繁殖时，使个体更适合竞争的特征被保留，较弱的元素被消除。基因是控制这些特征的单位，这些基因的集合形成染色体。只有最适的个体才能在后代中生存，最适的基因在重组过程中遗传给后代。它被称为交叉[42]。这种自然选择和优化的过程导致进化算法的增长。进化算法是进化计算的一个子类，属于一般随机搜索算法的集合。图1显示了EA在不同搜索方法中的位置。这是一个基于种群[43]概念的元启发式优化算法。元启发式是用于查找、产生或选择可能执行部分搜索的较低级过程或启发式的较高级别过程。适用于计算能力有限、信息量不足或不完全的各种优化问题。在这种情况下，它提供了足够好的解决方案。图1-3搜索方法的分类Figure1-3ClassificationofsearchmethodsEA的灵感来自于生物进化的机制，如繁殖、突变、重组和选择。随机创建一组候选解(即函数域的元素)以最大化质量函数。然后将抽象适应度函数形式的质量函数应用于问题域。对于下一代，根据适应度函数来选择更好的候选人。这是通过应用重组和/或突变技术来实现的。重组是由二元运算符表示的。该操作符可以应用于两个或多个被选中的候选对象，即为人所知的父对象，并生成一个或多个新的候选对象(子对象)。而突变只适用于一个候选人，它会产生一个新的孩子。在执行这个重组或突变之后，它根据它们的适应度函数生成一组新的候选项。这是一个迭代的过程。它可以继续，直到找到足够好的候选[44]。具体的操作
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国风能资源评估的主要问题及原因分析[J]. 李小兵,王潇. 风能. 2019(01)
[2]大停电背景下考虑系统暂态安全的动态风电穿透功率极限计算[J]. 叶茂,刘艳,顾雪平,韩思聪,王少博. 电力自动化设备. 2018(11)
[3]可再生能源综合利用的研究现状与展望[J]. 吴利乐,郑源,王爱华,任岩. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(03)
[4]电力系统无功优化模型的研究综述[J]. 王晓文,赵彦辉. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]Tent混沌人工蜂群与粒子群混合算法[J]. 匡芳君,金忠,徐蔚鸿,张思扬. 控制与决策. 2015(05)
[6]考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型[J]. 蔺海明,刘天琪,李兴源,王剑,李茜. 电力系统保护与控制. 2013(20)
[7]电力系统的柔性评价与风电穿透功率极限计算[J]. 白玉东,王承民,衣涛,徐小芳,陈东,袁一鸣. 电力自动化设备. 2012(10)
[8]大规模风电场的发电充裕度与容量可信度评估[J]. 汪海瑛,白晓民. 电网技术. 2012(06)
[9]基于改进粒子群优化算法的风电场最大接入容量计算[J]. 郭晓蕊,王德意,杨国清,景敏,李琼. 中国电力. 2011(01)
[10]基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究[J]. 袁铁江,晁勤,李义岩,袁建党,吐尔逊·伊不拉音. 电力系统保护与控制. 2011(01)
博士论文
[1]大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D]. 迟永宁.中国电力科学研究院 2006
[2]随机规划理论在风电并网系统分析中的应用研究[D]. 雷亚洲.中国电力科学研究院 2001
硕士论文
[1]电力系统柔性分析与风电穿透功率极限研究[D]. 白玉东.上海交通大学 2012
[2]风电穿透功率及风电入网后系统短期运行研究[D]. 吴颖.上海交通大学 2009
[3]一类随机机会约束规划的算法及应用研究[D]. 麻倩倩.华北电力大学（河北） 2007
本文编号：3516374
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