海上油田群电网功率协调优化研究

发布时间：2017-08-31 02:19

  本文关键词：海上油田群电网功率协调优化研究

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【摘要】：海上油田群电网是指利用海缆将空间上相近的油气平台连接所组成的小型独立微网,较之传统各平台单独供电的方式,海上油田群电网可保证油气田开采设备的供电可靠性和经济性,因此已逐渐成为海上油气平台供电方式的发展方向。近年来,随着风电和储能技术的不断进步,中国海洋石油总公司计划在海上油田群电网中引入适量的风电及储能系统,以降低电网燃气轮机组发电耗气量并减少石油生产过程所产生的二氧化碳等温室气体的排放。但由于海上油田群电网运行条件较为恶劣,缺乏大电网的调度运行经验,在原有电网基础上引入风电及储能系统后,海上油田群电网的控制变量进一步增多,也加大了电网的调度控制难度。针对上述问题,本文提出了海上油田群电网功率协调优化体系,通过控制资源、时间和控制目标等三个维度的协调,将含随机变量的复杂调度问题转化为规模较小的可求解的优化问题,并给出了相应的算法。在控制资源维度上,本文主要考虑风电、储能及火电三种控制资源,并分别建立了考虑风电投切控制的机组组合模型与考虑风电及储能的机组组合模型,前者主要针对小负荷海上油田群电网海缆过载能力弱、接入风机数较少的情况,将风机等效为投切状态可控的随机电源,利用L型分解法对模型进行求解,实现风电与燃气轮机组之间的协调优化；后者则基于大负荷海上油田群电网,在机组组合模型中引入大容量风电及储能系统,采用Benders分解法求出风-储-火多电源协调的机组启停计划,实现海上油田群电网功率在控制资源维度上的协调优化。在时间维度上,本文将控制时间尺度分为日前与实时,根据风电及负荷的预测精度随预测时间的缩短而提高这一特点,建立实时最优潮流模型,在日前机组启停计划已知的基础上,根据风电及负荷实时预测数值,对各电源出力进行实时调整,实现日前启停计划与实时调度的协调优化。在控制目标维度上,本文根据电网实际需要把控制目标分为经济与安全两部分,并提出对应的有功及无功衡量指标,将有功／无功指标加入到最优潮流目标函数中,并利用内点法与快速分支定界法相结合的算法对模型进行求解,实现了有功与无功的协调优化。
【关键词】：海上油田群电网 功率协调优化 机组组合 最优潮流
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE54
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 论文的研究背景及意义10-12
• 1.1.1 海上油田群电网发展现状10-11
• 1.1.2 海上油田群电网功率协调优化的意义11-12
• 1.2 国内外相关领域的研究成果综述12-15
• 1.2.1 机组组合研究现状12-15
• 1.2.2 最优潮流研究现状15
• 1.3 论文的主要研究内容15-17
• 第2章 海上油田群电网功率协调优化17-24
• 2.1 复杂系统协调优化理论简介17
• 2.2 海上油田群电网功率协调优化体系17-20
• 2.3 控制资源维度—海上油田群电网多电源机组启停计划的协调优化20
• 2.4 时间维度—日前机组启停计划与实时功率调度的协调优化20-22
• 2.5 控制目标维度—海上油田群电网有功/无功协调优化22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 考虑风电投切控制的机组组合问题24-39
• 3.1 接入状态可控的风电模型24-25
• 3.2 考虑风电投切控制的机组组合模型25-27
• 3.2.1 场景分析法25
• 3.2.2 目标函数25-26
• 3.2.3 约束条件26-27
• 3.3 模型求解27-32
• 3.3.1 L型算法27-30
• 3.3.2 基于L型算法的模型求解步骤30-32
• 3.4 算例分析32-38
• 3.4.1 海上油田群电网数据32-35
• 3.4.2 结果分析35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 考虑储能及风电的机组组合问题39-52
• 4.1 考虑储能及风电的机组组合模型及其求解39-43
• 4.1.1 数学模型39-42
• 4.1.2 模型求解42-43
• 4.2 算例分析43-50
• 4.2.1 6节点系统43-45
• 4.2.2 大负荷海上油田群电网系统45-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第5章 实时最优潮流模型52-65
• 5.1 目标函数52-53
• 5.2 约束条件53-54
• 5.3 模型求解54-55
• 5.4 算例结果及分析55-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 结论与展望65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-71
• 致谢71

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