风光水气多能源发电联合优化调度方法研究

发布时间：2017-10-28 01:21

  本文关键词：风光水气多能源发电联合优化调度方法研究

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【摘要】：风电和太阳能发电作为缓解化石燃料危机和解决环境污染问题的首选新能源,受到了越来越多的关注。然而其出力的不稳定性和间歇性成为制约其大规模发展的瓶颈。在含有风电和光伏发电的系统中,通常需要常规能源来平抑其出力的波动性。梯级水电站和燃气电站由于出力稳定、响应负荷升降迅速等特点来补偿风光出力的不稳定性。本文针对含有风电场、光伏电站、梯级水电站和燃气电站的发电系统,建立了风光水气联合发电的多能源联合发电调度模型,采用差分进化算法得到相应的优化调度方案,并通过算例验证了调度方法的有效性。本文的研究内容及成果如下所示：(1)研究了风电、光伏发电、梯级水电站以及燃气电站各自的发电特性和出力模型,之后介绍了标准差分进化算法的原理和流程。(2)建立了风光水气多能源发电节能调度模型。优先安排风电和光伏发电,以燃气电站的最小燃气热耗量和水电站最小发电流量为目标,约束条件中考虑了燃气电站的出力约束、爬坡约束、启停次数约束以及水电站的库容约束、发电流量约束等。运用多目标差分进化算法得到Pareto最优解集,再采用基于信息熵权的TOPSIS法得到调度方案。算例验证表明,该调度方法可以达到节约燃料并减少水流量的目的。同时,在该调度系统中,水电站和燃气电站共同承担补偿风光出力的随机性的任务。(3)建立风光水气多能源发电经济调度模型。考虑风光相关性,适度弃风弃光,以系统发电成本最小为目标函数,包括燃料成本和波动惩罚费用。选用Clay-Copula函数作为风电光伏出力联合概率分布函数,并用Spearman相关系数描述其相关性。根据风电、光伏发电以及负荷之间相关性的大小决定优先调度的能源。采用差分进化算法得到最终调度结果。比较发现,考虑风电、光伏以及负荷相关性的系统的经济性优于不考虑相关性的系统,且随着惩罚系数的增加,经济性越来越明显。
【关键词】：风电 梯级水电站 调度 多目标差分进化算法 相关性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61;TM73
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及其意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 多能源联合发电型式13-15
• 1.2.2 电力系统调度优化算法15-16
• 1.3 本文的主要研究工作16-17
• 第2章 风光水气发电子系统出力特性与建模分析17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 风力发电系统的模型17-20
• 2.2.1 风速特性17-19
• 2.2.2 风电场出力模型19-20
• 2.3 太阳能发电系统的模型20-23
• 2.3.1 太阳能辐射特性20-21
• 2.3.2 太阳能光伏电站出力模型21-23
• 2.4 梯级水电站的出力特性23
• 2.4.1 梯级水电站的特点23
• 2.4.2 梯级水电站的出力模型23
• 2.5 燃气电站出力特性分析23-24
• 2.6 差分进化算法(DE)原理24-27
• 2.6.1 差分进化算法的流程25-26
• 2.6.2 差分进化算法的受控参数26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 含风光水气的电力系统多能源联合优化节能调度28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 风光水气多能源联合优化节能调度模型28-32
• 3.2.1 目标函数28-29
• 3.2.2 约束条件29-32
• 3.3 多目标差分进化算法32-35
• 3.3.1 多目标优化的基本定义32-33
• 3.3.2 快速非支配排序33
• 3.3.3 拥挤度计算33-34
• 3.3.4 基于信息熵权的TOPSIS多属性决策方法34-35
• 3.4 风光水气多能源发电节能调度的实现35-39
• 3.4.1 编码35-36
• 3.4.2 初始化36
• 3.4.3 交叉和变异36
• 3.4.4 选择36-38
• 3.4.5 快速非支配排序38
• 3.4.6 拥挤度计算38-39
• 3.5 算例分析39-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 考虑风光出力与负荷相关性的风光水气电力系统经济调度43-57
• 4.1 引言43-44
• 4.2 风电厂出力和光伏电站出力之间的相关性研究44-51
• 4.2.1 风速的概率分布44
• 4.2.2 风电场出力的概率分布44-45
• 4.2.3 光照强度的概率分布45
• 4.2.4 光伏电站出力的概率分布45
• 4.2.5 风电出力和光伏出力的联合概率分布45-51
• 4.3 风光水气多能源联合发电经济调度模型51-52
• 4.3.1 目标函数51
• 4.3.2 约束条件51-52
• 4.4 算法流程52
• 4.4.1 编码52
• 4.4.2 初始化52
• 4.4.3 交叉变异52
• 4.4.4 选择52
• 4.5 算例分析52-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王艳君;余贻鑫;;风电场对电力系统运行成本和市场价格的影响[J];电力系统自动化;2009年05期

2 戴慧珠;王伟胜;迟永宁;;风电场接入电力系统研究的新进展(英文)[J];电网技术;2007年20期

3 尚金成;;兼顾市场机制的主要节能发电调度模式比较研究[J];电网技术;2008年04期

4 赵继超;袁越;傅质馨;孙纯军;钱康;许文超;;基于Copula理论的风光互补发电系统可靠性评估[J];电力自动化设备;2013年01期

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本文编号：1106046