含大规模间歇性能源的电力系统优化调度模型研究

发布时间：2020-06-08 20:51

【摘要】：间歇性能源的大规模化并网发电,给电力系统的运行与控制带来了诸多问题。以风电、光伏为代表的间歇性能源并网后,受环境因素影响而产生的功率波动将给系统带来电压和频率稳定问题。为了保障电网的安全稳定与可靠运行,系统需要预留充足的调峰或备用容量,以应对功率的波动。然而,调频调峰能力不足、电网传统电源结构不合理、电力电量消纳等问题正是困扰我国发展大规模间歇性能源的主要问题。因此,从规划的角度计算电网接纳间歇性能源的能力,宏观地把控间歇性能源并网规模,并研究适用于含大规模间歇性能源的电力系统调度方法具有很强的现实意义。对此,本文主要进行了如下研究:首先,分析电网的光伏接纳能力计算原理,并据此搭建了一个计算电网光伏接纳能力的数学模型,以达到合理扩展光伏电站规模、节约化石燃料的目的。计算模型在考虑系统调峰能力的基础上,以系统运行经济性最优为目标,以发电功率与用电负荷的功率平衡和各项机组技术条件为约束,得到了一个电力系统经济性与光伏接纳能力的折衷决策。使用经典的拉格朗日松弛法对我国北方某太阳能资源富集省份进行仿真后,获得水平年2020年和2030年的计算结果。结果表明,通过合理的规划和配套电源建设,该省目前仍有一定的光伏发展空间。同时,提出了一些可适当增强接纳能力的措施,如建设抽水蓄能电站、减小火电最小技术出力、缩小负荷峰谷差等。其次,可预见未来风电、光伏发展趋于成熟,大规模的并网将给电网的有功调度带来困难,使电网的运行成本提高,增加电网的运行风险。因此,本文针对间歇性能源并网的电力系统,制定了多时间尺度调度方案。该方案综合日前调度、日内调整和自动发电系统的优势,提高以风能、太阳能为代表的间歇性能源的利用,最大限度的降低其间歇性、波动性和不确定性所带来的影响。调度模型以电力系统多项运行成本最低为目标,以潮流平衡、备用容量等9项系统要求为约束,用以保障安全稳定与可靠运行。最后,通过分析粒子群算法中惯性权重的作用,决定采用改进型粒子群算法对多时间尺度调度模型进行求解,以分析调度模型的实用性。根据实际情况设计了一个算例系统,规定发电机组及负荷参数后,对其进行计算,仿真结果以调度效果图的形式呈现。计算结果表明,该模型对于接纳间歇性能源后波动性加大的电力系统,其优化调度效果显著。此外,通过分析常规机组出力数据,研究常规机组在调度过程中的特点,探讨其发挥的作用。同时,还得出了该多时间尺度调度模型可以增强电网对间歇性能源接纳的结论。
【图文】：

示意图,光伏,计算原理,机组组合

２４点中的６：００至１８：００作为计算对象，刨除光伏电站出力为零的时段。取计算逡逑时段内系统负荷与常规电源技术出力的最小值与风电出力之和的差值，定义为电逡逑网的光伏接纳空间，如图２－１中阴影区域所示。接着，取当日所得光伏接纳空间逡逑的最小值，即某点时刻竖轴方向上的数值最小，为该日内电网对光伏的接纳能力。逡逑如若滚动计算水平年全年３６５天获取每日的光伏接纳空间及光伏接纳能力，再取逡逑３６５个日光伏接纳能力中的最小值，则可作为水平年电网光伏接纳能力。逡逑图２－１为含大规模间歇性能源电网的光伏接纳能力的计算原理示意图。逡逑９逡逑

趋势图,拉格朗日松弛法,日负荷,目标函数

敏的电厂通过燃气轮机进行供电，其效率稍低于基荷电厂，称为调峰电厂，且仅逡逑在负荷高峰时段运行。比如夏季炎热时，空调使用广泛，电力系统负荷在午后达逡逑到高峰，常出现全年最大用电负荷值。图２－２为典型夏季日负荷趋势图。因此，逡逑一个典型的调峰电厂可能会在这一时刻前几个小时启动，并在几个小时后关闭。逡逑７０００逡逑６０００逦，一一邋ｆ邋＂Ｉ逡逑－％逦Ｖｒｉ邋—逡逑５０００逦－ｇ—逦、逡逑ｇ逡逑＜￥４０００逡逑二？Ｓ＇逡逑￣ｌ邋３０００逡逑２０００逡逑１０００逡逑时刻逡逑图２－２典型夏季日负荷趋势图逡逑求解方法方面，拉格朗日松弛法最大的优点在于一一将目标函数中难以收敛逡逑的约束条件吸收到目标函数自身中，且保持目标函数的线性化，使得问题变得易逡逑于求解。其中拉格朗日乘子作为目标函数对约束条件的惩罚因子，使得约束条件逡逑依旧得到满足。逡逑当一个整数规划问题目标函数为：逡逑Ｆ邋＝邋ｒｍｎｕＴ邋ｘ逦（２－１）逡逑约束条件为：逡逑＇Ａｘ邋＞ｂ逡逑ｓ．ｔ．邋＜邋Ｃｘ＞ｄ逦（２－２）逡逑ｘｅＺｎ＋逡逑其中，２ｘ２６为难以约束的条件，为易于约束的条件。该问题可表达逡逑为：逡逑Ｐ邋＝邋｛ｘ邋ｅ邋Ｚ＂邋＼Ａｘ邋＞邋ｂ，，邋Ｃｘ邋＞邋ｄ）逦（２－３）逡逑将难以约束的条件整合到目标函数中
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73

【参考文献】