风电高渗透率电力系统的暂态稳定性风险评估与控制

发布时间：2017-10-09 17:43

  本文关键词：风电高渗透率电力系统的暂态稳定性风险评估与控制

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【摘要】：风电是可再生的清洁能源,对缓解能源危机和保障全社会的可持续发展具有极其重要的作用。但是随着大规模风电接入电网,风电的随机性和不确定性对电力系统的安全运行,尤其是电力系统的暂态稳定性造成了很大影响。如何有效准确的评估这种影响是急需解决的问题,本文着眼于该问题,从风险的角度对大规模风电接入电力系统的暂态稳定性进行了研究。首先,本文针对风电场风速的不确定性,基于风险理论提出了用于评估电力系统暂态稳定性的风险指标。该指标考虑了风速的概率分布特性、线路故障的事故概率模型和事故引起的严重度后果三方面的因素,在计算事故引起的严重后果方面,本文提出用电力系统的暂态稳定裕度来表征。同时本文将K-means聚类分析应用到本文的风险评估中,对风险进行有效分类。算例仿真结果表明本文建立的风险评估方法有效反映了含大规模风电的电力系统暂态稳定性,相对于以往的只考虑暂态后果的暂态稳定分析方法更加准确,更能反映实际情况。其次对风速相关性对电力系统暂态稳定性的影响进行了研究。本文将Copula理论应用到风速的相关性研究,建立了基于Copula函数的相关性风速及概率分布模型。该方法首先将风速从威布尔分布空间变换到均匀分布空间,然后利用Copula函数变换到联合分布空间,通过给定的相关系数求出各个风电场的边缘分布,最后利用威布尔分布的逆函数得到了具有相关性的风速序列。在单一风速暂态风险指标的基础上建立了全系统的暂态风险指标。算例仿真表明,系统的暂态稳定性随着相关系数的增大而降低。同时随着风电场渗透率的增加,风速相关性对系统暂态稳定性的影响越来越大。最后本文针对系统的暂态稳定风险,采用调整常规机组机械功率来预防控制,降低系统风险。在寻找调整量的过程中,将轨迹灵敏度技术应用到暂稳分析,建立了风险指标对常规机组机械功率的灵敏度,通过灵敏度的正负及大小快速调整。该方法建立了系统的轨迹灵敏度方程,通过时域仿真得到了角速度、功角等的轨迹灵敏度,进而求得风险的轨迹灵敏度。算例仿真验证了通过所提出的风险指标灵敏度快速调整常规机组机械功率的有效性。
【关键词】：风电 暂态稳定 风险评估 风速相关性 Copula函数 轨迹灵敏度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712;TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景及目的意义9-11
• 1.2 课题在国内外的研究现状11-16
• 1.2.1 含风电场的电力系统暂态稳定性研究11-13
• 1.2.2 基于风险的安全评估现状13-15
• 1.2.3 风速相关性对电力系统影响研究现状15-16
• 1.3 本文的主要研究工作16-17
• 第2章 含大规模风电的电力系统暂态稳定风险评估17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 风电场风速模型17-20
• 2.2.1 威布尔分布的风速模型17-18
• 2.2.2 风速概率18
• 2.2.3 风速概率分布模型参数计算方法18-19
• 2.2.4 风电机组功率输出特性19-20
• 2.3 含风电场的暂态稳定裕度分析20-24
• 2.4 含风电电力系统的暂态风险评估策略24-27
• 2.4.1 风险模型和风险指标的建立24-25
• 2.4.2 风险评价的聚类分析方法25-26
• 2.4.3 风险评估流程26-27
• 2.5 风险评估仿真分析27-32
• 2.5.1 风速概率仿真结果28-29
• 2.5.2 预想故障概率分布结果29-30
• 2.5.3 风险评估结果30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 计及风速相关性的暂态稳定风险研究33-48
• 3.1 引言33
• 3.2 风速相关性模型33-40
• 3.2.1 矩阵变换法简介34-35
• 3.2.2 Copula函数介绍35-38
• 3.2.3 基于Copula函数的相关风速模拟38-39
• 3.2.4 相关性风速概率分布39-40
• 3.3 多风电场的电力系统暂态稳定风险评估方法40-42
• 3.3.1 多风电场电力系统暂态稳定评估指标40
• 3.3.2 风险评估策略40-42
• 3.4 计及风电场相关性的暂态稳定风险分析42-47
• 3.4.1 相关性风速模拟和概率分布42-44
• 3.4.2 风速相关性对系统暂态稳定风险的影响44-46
• 3.4.3 不同装机容量下风速相关性影响分析46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 基于轨迹灵敏度的暂态稳定风险控制48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 基于轨迹灵敏度的暂态稳定风险分析48-51
• 4.2.1 轨迹灵敏度分析原理48-49
• 4.2.2 暂态稳定风险灵敏度计算49-50
• 4.2.3 暂态稳定裕度灵敏度计算50-51
• 4.3 轨迹灵敏度的计算51-57
• 4.3.1 轨迹灵敏度方程51-52
• 4.3.2 灵敏度初始值计算52-57
• 4.4 基于轨迹灵敏度的同步发电机机械功率调节57-58
• 4.5 风险控制效果仿真58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张国华;段满银;张建华;陈德刚;杨京燕;;基于证据理论和效用理论的电力系统风险评估[J];电力系统自动化;2009年23期

2 汤蕾;沈沉;;大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响机理研究[J];电力科学与技术学报;2014年04期

3 林俐;杨以涵;;基于扩展等面积定则的含大规模风电场电力系统暂态稳定性分析[J];电力系统保护与控制;2012年12期

4 简金宝;刘思东;;风速空间相关性和最优风电分配[J];电力系统保护与控制;2013年19期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵强;风电场接入对电网稳定性影响的研究[D];华北电力大学;2013年

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本文编号：1001566