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38120字硕士毕业论文含风电集中供热的电力系统优化调度分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38120字
论点:风电,集中供热,我国
论文概述:

本文针对“三北”地区弃风严贡、电网调峰能力不足的现象提出了风电集中供热方案,在此基础上建立了含风电集中供热的电力系统优化调度模型,并针对此模型设计了免疫遗传-拉格朗日松弛

论文正文:

介绍

1。1研究背景
1 . 1 . 1[“三北”地区风力发电发展现状/br/]风力发电现已成为世界公认的开发成本最低、技术最成熟、发展前景最好的可再生能源。发展以风力发电为主的绿色能源是我国的重大战略决策,也是我国坚持环保低碳发展道路的客观要求。自2005年以来,我国风电装机容量呈现出迅猛增长的态势。“三北”地区是中国风电发展的主要区域,包括国家规划的以陆地风电为主的6000千瓦风电基地。如图1.1所示,截至2011年底,“三北”地区风电装机容量达到3952万千瓦,全国为4505万千瓦,该地区风电装机比例达到87.7%。随着“三北”地区风电的快速发展,到2012年底,中国风电装机容量居世界首位,达到6083万千瓦。同年,风力发电1004亿千瓦,核能发电982亿千瓦以上。风力发电已成为中国仅次于霍屯和水电的第三大主要能源。根据中国风电发展规划,2015年风电规模将达到1亿千瓦,2020年达到2亿千瓦(1),其中80%以上集中在“三北”地区。虽然我国风电安装速度很快,但近年来我国弃风限电的情况越来越严重。表1.1为2011年中国“三北”地区弃风统计表。从表中可以看出,2011年,“三北”地区弃风总量超过100亿度,弃风比例接近16%。相当于这些电量的电力损失约为60亿元,相当于火电机组384万吨煤耗,相当于760万吨二氧化碳排放量。从表U可以看出,中国东北、华北和西北电网弃风比例很高。然而,2012年,中国风电废弃物量同比翻了一番,全国平均风电设备使用小时数为1890小时,比2011年下降了30小时。对此,国家能源局于2013年3月发布了《关于做好2013年风电接入和消耗工作的通知》,指出:“2012年,部分地区风电浪费限电现象严重,全国风电浪费用电量约200亿千瓦时,直接经济损失超过100亿元,仅东北地区的限电就达到100亿千瓦时,约占全国总量的一半。”由此可见,“三北”地区弃风现象正在上升。

1.1.2“三北”地区电网风电并网存在的问题

(1)供电结构不合理
如图1.2所示,2011年总发电量为4727亿千瓦时,其中火电为3875亿千瓦时,占全国发电量的82.54%。水力发电6626亿千瓦时,占总发电量的14.03%。核电和风电分别为874亿千瓦时和732亿千瓦时,分别占1.85%和1.55%。这表明中国的电力供应结构以燃煤发电为主,这种现象在中国“三北”地区更为严重。这主要是因为中国水资源的地理分布极不平衡,西部多,东部少,相对集中在西南部。这导致“北方三省”的水电比例低于全国平均水平。2009年底,我国东部地区水电开发基本完成,中部地区水电开发占73%,西部地区水电开发水平相对较低。不仅如此,“三北”地区火电机组中的供热机组所占比例很大。例如,孟茜霍屯57.4%的机组是供热机组,谷林电网72%的机组是供热机组。冬季供暖期,其热电决策运行方式严重影响了电网的调峰能力。

(2)风电自身的特点加大了电网结算的难度,同等规模的容量不足
中国风电呈现明显的季节性波动特征。相关文献对孟茜、蒙东、河北、江苏、九中、哈密六大风电基地的大规模风电波动进行了评估。图1.3显示了2009年六个风电基地的总风电输出曲线。从图中可以看出,整体风电输出呈现冬春季大、夏秋季小的特点。在中国“三北”地区,集中供热期为明年11月至4月,电网调峰能力极其有限,导致了中国“三北”地区冬季最严重的弃风现象。

2风电集中供热和热电机组参与电网优化调度的分析

2.1风力集中供热分析
为我国节能减排做出了巨大贡献,也成为我国的一项基本政策。随着中国居民生活水平的提高和城市化的快速发展,未来居民对供热能力的需求将保持快速增长的趋势。然而,中国的“北方三区”目前正面临着一种让人无法自拔的局面。一方面,由于城市建设的快速发展,集中供热能源非常稀缺。另一方面,在电网峰值负荷调节的压力下,大量的风能是不可利用的,也不能得到有效利用。在风能资源丰富的“三北”地区,如果一部分风力发电可以用于城市集中供热,热电机组的供热功率将会大大降低,电网吸收风力的能力将会提高。为此,本文提出了一种风力集中供热方案,即在火电厂中集中布置电加热设备。调度部门利用能源管理系统收集风电输出信息,并通过远程控制系统控制电加热设备,根据风电输出的波动实时调节电加热设备的供热。本节首先分析了该方案对热网和电力系统的影响,然后分析了风力集中供热的可行性。

3风力集中供热电力系统优化.........20
3.1目标函数.........20
3.2常规火电机组的限制.........22
3.3火电机组的限制.........22
3.4风力涡轮机限制.........24
3.5系统约束.........26
3.6本章摘要.........27
4风力发电机集中供热电力系统优化.........28
4.1机组组合应用算法.........28
4.2负荷分配应用算法.........36
4.3算法改进策略.........43
4.4算法优化流程.........49
4.5本章摘要.........50
5模拟示例和分析.........50
5.1 IEEE-10标准测试系统的计算和分析.........51
5.2包括风力集中供热的电力系统.........55
5.3本章摘要.........61

结论

“三北”地区弃风严重。因此,本文提出了一种风力集中供热方案,以提高系统吸收风力的能力。在此基础上,构建了风力集中供热电力系统的优化调度模型,并针对该模型设计了求解算法。研究过程中完成的任务和成果主要包括以下几点:
(1)结合电网风电经验和我国发电调度机制,提出了一种风电集中供热方案。理论分析表明,该方案能够提高系统吸收风力的能力。
(2)在传统电力系统优化调度模型的基础上,通过添加热负荷平衡约束模型、热电功率输出约束模型、风电功率波动约束模型和风电集中供热约束模型,建立了风电集中供热电力系统优化调度模型。
(3)为了求解上述模型,设计了一种免疫遗传-拉格朗日松弛混合算法。

参考
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