计及风电一次调频的电力系统运行可靠性评估

发布时间：2020-06-25 04:19

【摘要】：风力发电具有清洁、无污染、可再生等优点,被公认为是缓解能源短缺、遏制气候变化、促进低碳经济增长的有效途径,近年来得到了飞速的发展。然而,风能的随机性、波动性、间歇性等特点,使得风电机组出力具有较强的不确定性。大规模风电并网不仅会削弱系统的调频能力,而且其不确定性还会引起较大的频率偏差,加剧了系统频率越限风险,对含风电电力系统的运行可靠性评估提出了更高的要求。随着风电渗透率的不断提高,风电参与系统一次调频成为未来电网发展的必然要求。因此,有必要开展计及风电一次调频的电力系统运行可靠性评估研究,以准确量化含风电电力系统的频率运行可靠性水平。据此,本文围绕潮流模型、负荷削减优化模型和运行可靠性评估方法三个方面展开计及风电一次调频的电力系统运行可靠性评估研究,主要研究内容如下:(1)针对现有潮流模型不考虑风电机组一次调频能力而无法分析风电机组参与一次调频后系统潮流分布的问题,建立计及风电机组一次调频的潮流模型。首先,基于风电机组一次调频容量及其有功-频率静特性系数随风速变化的特征,给出风电机组的一次调频特性方程。然后,结合常规发电机组与负荷的静态调节特性,建立计及风电机组一次调频的潮流模型,并通过牛顿法进行求解。修改的IEEE14节点系统的仿真结果验证了本文所提潮流模型的正确性和有效性。(2)针对现有负荷削减优化模型不考虑风电机组一次调频及负荷削减后频率为下限值的问题,计及风电机组和常规非自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的一次调频能力、AGC机组的一次和二次调频能力,同时将负荷有功功率削减量与频率偏差的平方的加权和最小作为优化目标,建立考虑频率调节特性及最小频率偏差的负荷削减优化模型,以兼顾负荷削减量与频率质量。并通过预测-校正原对偶内点法对所提负荷削减优化模型进行求解。修改的IEEE 14节点系统的仿真结果验证了本文所提负荷削减优化模型的正确性和有效性。(3)针对现有运行可靠性评估无法量化系统频率运行可靠性水平的问题,考虑风速、风电机组一次调频容量及其有功-频率静特性系数等不确定性因素,结合非序贯蒙特卡洛模拟法、本文所建潮流模型和负荷削减优化模型,提出计及风电一次调频的电力系统运行可靠性评估方法,并构建综合反映频率越上/下限可能性和严重性的运行可靠性评估指标,以量化系统频率运行可靠性水平。修改的IEEE-RTS79测试系统的仿真结果验证了本文所提评估方法和评估指标的正确性和有效性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM732
【图文】：

接线图,接线图,风电机组,节点

17图 2.4 修改的 IEEE 14 节点系统接线图Fig.2.4 The diagram of the modified IEEE 14-bus system风电机组的切入风速 vci、切出风速 vco和额定风速 vr分别为 3 m/s m/s；风电机组参与系统一次调频的最小风速 vk,min和最大风速 vk,max 25 m/s；风电机组的减载率 dW%取 10%；风电机组的最大有功-频KW,max取 30 p.u.；设在初始状态时频率为额定值 50 Hz；收敛精度 ε系统出现功率缺额，仿真时对负荷功率进行了适当倍数的增加。

趋势曲线,系统频率,风速,一次调频

1)和风电机组参与系统一次调频下(case 2)的系统频率，仿真结果，绘制不同风速下风电机组参与系统一次调频时的系统频率随化趋势曲线，如图 2.5 所示。表 2.3 不同风速下的系统频率(单位：Hz)Table 2.3 System frequency of different wind speed (Hz)s)情形负荷增长比例 γ5% 10% 15% 20% 25%case 1 49.9510 49.9021 49.8535 49.8051 49.75case 2 49.9547 49.9059 49.8572 49.8088 49.76case 1 49.9512 49.9025 49.8540 49.8058 49.75case 2 49.9565 49.9124 49.8639 49.8156 49.76case 1 49.9515 49.9031 49.8549 49.8069 49.75case 2 49.9567 49.9136 49.8706 49.8256 49.77

【参考文献】