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37850字硕士毕业论文大规模风光互补电力系统微观经济调度分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:37850字
论点:互补,调度,并网
论文概述:

本文针对风电场和太阳能光伏电站集成互补并入电网后的电力系统,考虑到当前形势下的环保清洁调度的重要性以及可再生能源电力由于其间歇性对于系统备用需求的影响,建立了含大规模风光

论文正文:

第一章引言

随着国家将风电场和太阳能光伏电站并网控制策略的研究纳入国家“863计划”,将各种可再生能源互补集群纳入电网的研究变得越来越重要。本文研究了大规模风光互补电力系统动态经济调度的相关问题。

1.1课题研究的意义和背景
随着世界能源供应的短缺和日益严重的环境污染,清洁新能源促进可持续发展越来越受到人们的重视。所有形式的新能源都直接或间接地来自太阳或地球深处产生的热能。与传统能源相比,新能源一般具有污染小、储量大的特点。新能源的充分合理利用对解决当今世界的环境污染问题和资源(尤其是化石能源)枯竭具有重要意义。风能和太阳能都是新能源中的可再生能源和清洁能源。风能和太阳能发电的充分合理应用对于解决未来能源短缺和环境污染的严峻形势尤为重要。全球风能资源约为2740亿千瓦,其中可用风能200亿千瓦,是地球上可开发利用的水能总量的10倍。据估计,2020年全球风力发电总装机容量将达到12.5亿千瓦,可承担全球负荷的12%(1)。中国西北、华北、东北及近海草原及邻近地区风能资源丰富。到2020年,中国风电装机容量将达到20GW,被列为未来13大风电市场之一。太阳能是一种非常丰富且持续的清洁能源,被誉为理想的发电能源。照射在地球上的太阳能非常大,照射在地球上大约40分钟的太阳能足以满足全球人类一年的能源消耗。目前,中国计划在北部和西藏[建设许多大型太阳能光伏电站。由于风力发电和光伏发电的随机性和不确定性以及相应的技术约束,中国风力发电和太阳能光伏发电的发展还不到装机容量的2/3,可发电和并网的电量甚至更少[3]。由于随机波动的间歇性,单个风力发电有时表现出反向峰值调节的不良特征和相应的技术限制,导致风力发电并网成本较高。尽管太阳能光伏发电具有相对较高的电源稳定性,但其发电成本仍然相对较高。由于风能和太阳能受地理条件和气象环境的影响很大,在大多数情况下,夏秋季风资源贫乏,白天风速降低,风力发电减少。春季和冬季,太阳辐射量减少,夜间没有太阳辐射,太阳能光伏发电不足。风能和太阳能在时间和空上的互补性弥补了独立的风能和光伏发电系统在资源利用上的不足。大型风光互补发电系统是一种非常有前途和高效的可再生能源利用形式,它决定了风电和光伏发电整合到电网中比单一的风电或太阳能光伏发电[4,5]更高效,并且功率输出更稳定,从而增加了电网对风能和太阳能的吸收和接受。电力系统的动态经济调度本身是一个多变量、多约束的非线性问题。风电场和太阳能光伏电站的输出功率受自然条件控制,目前无法控制。在发电连接到电网之后,当前电力系统的复杂性和不可控因素进一步增加。随着国家政策更加重视环境污染和节能调度,电力系统中大量能效低、排污严重的火电机组逐渐关停,导致系统可控机组数量严重减少。注入电网的大型风电场和太阳能光伏电站的不可预测性和间歇性波动将对电网的安全稳定运行产生不利影响。当风电场和光伏电站的输出较低时,系统必须始终具有一定的旋转备用容量,以弥补负荷需求。研究大规模风光互补电力系统的动态经济调度问题,可以利用系统中现有的可控火电机组,快速处理系统中负荷、风电、光伏等不可控量的变化,削弱风电场和太阳能光伏电站输出波动带来的影响,提高风电、光伏并网普及率,以最快、经济、实用的方式满足系统中的负荷需求。因此,研究大规模风光互补电力系统的动态经济调度具有重大的前瞻性和现实意义。

1.2风光互补发电系统的研究现状
风能和太阳能是不稳定和不连续的能源,主要应用于电网覆盖不足的地区。必须配备相当多的储能装置或采用多种能量互补方法,以确保稳定的电源供应。中国位于季风气候区。风能和太阳能具有天然的互补优势。一般来说,白天风小,晚上风大,晴天下小雨,刮风时风大。春天和冬天的风比夏天和秋天的风强。然而,太阳辐射量白天比晚上多,晴天更好,雨天更少。夏季和秋季的光照强度和持续时间比春季和冬季强。风电场和光伏电站互补集成并接入大电网后,将明显比风电等单一可再生能源具有更可靠的稳定性,并将提高其整体渗透率,从而大大提高可再生能源的利用率。简而言之,中国的风光互补发电系统经历了离网小型独立风光互补发电系统、并网分布式小型风光互补发电系统、并网长距离风电场和光伏电站一体化互补并网系统以及目前流行的[6,7微电网系统。小容量风光互补发电系统大多是风光互补发电装置,或者大部分是近距离千瓦级,大部分是离网型,需要电池配合供电。由于电池价格高和电池容量的限制,离网风光互补发电系统负载较少
结论。其中,小容量并网风光互补发电系统容量小、负荷小,对系统影响小。大型风光互补发电系统大多是独立的风电场和光伏电站,通过远程互补集成集成到大电网中。大多数是兆瓦级。由于其渗透率较高,当其总产量间歇性波动时,系统运行的稳定性和安全性将受到严重影响。

第2章风力和太阳能光伏发电的稳态建模

可再生能源发电,特别是风力发电和太阳能光伏发电,已经成为中国可再生能源发电发展的重要方向。风能和太阳能分别通过风力发电系统和太阳能光伏电池阵列发电系统转化为电能。由于当地自然天气条件的影响,某个地方某一天的风能资源和太阳辐射资源不断变化,只能人工预测,无法控制变化。风力发电系统和太阳能光伏阵列发电系统的输出功率分别取决于风速、光辐射强度和温度。大量风力发电系统形成风电场,大量光伏电池阵列通过合理组合形成太阳能光伏电站。为了研究大规模风光互补发电系统的动态经济调度,必须首先建立可再生能源发电系统输入输出稳态关系的数学模型。容量系数反映了风力涡轮机从风谱中获取可用能量的效率。容量系数是现场评估风力发电机实际运行性能的重要参数之一。给定风场风能转换系统的容量系数可以定义为当风力涡轮机一直以额定功率运行时风力涡轮机的实际输出电能与输出电能的比率。一般来说,容量因数是每年计算一次的。选择具有适当能量效率的风力涡轮机可以产生容量系数约为0.24~0.4的潜在风场。0.4或更高的容量系数意味着风力涡轮机系统和风场的风分布非常匹配。在工程中,在项目的初始阶段,很可能没有关于给定风电场的风力涡轮机容量系数的信息。通常,应用近似容量系数,并且可以通过风电场的平均风速和风力涡轮机的输出功率曲线来计算。平均风速下的功率可以从功率曲线中获得,并且近似容量系数通过平均功率除以风力涡轮机的额定功率而获得。对于风电场来说,有时能够提供最大容量系数的系统不一定是最经济的方案。对于风力频谱强的风电场,两个叶轮面积相同但发电机尺寸不同的风力发电机组,小发电机组的风力发电机组容量系数较大,而大发电机组的系统容量系数较低,但其输出功率较大。因此,具有大型发电机的风力涡轮机系统的经济性可能更好。

第3章包括风光互补发电在内的电力系统动力学.........16
3.1风电场和光伏电站并网对电力系统的影响.........16
3.1.1对电力系统稳态频率的影响.........17
3.1.2对电力系统旋转备用容量的影响.........17
3.1.3对电力系统运行经济成本的影响.........18
3.2动态经济调度的数学模型.........18
3.3本章摘要.........24
第四章高速动态经济调度算法及系统.........25
4.1机组承诺.........25 [/溴/]4.2等消费递增率标准.........26
4.3高速动态经济调度算法分析.........31
4.3.1高速动态经济调度算法的推导.........31
4.3.2高速动态经济调度主算法.........37
4.4风电场和光伏电站互补输出调度策略.........39
4.5本章摘要.........42
第5章实例分析.........43
5.1系统示例参数.........43
5.1.1系统运行中涉及的火电机组.........44
5.1.2系统中的负载和可再生能源.........44[/比尔/] 5.2无惩罚示例分析.........46[/溴/] 5.2.1单位产出分析.........46[/比尔/] 5.2.2算法分析与比较.........48[/比尔/] 5.3考虑处罚的示例分析.........4
5.4风光互补输出调度策略的应用.........50
5.5本章摘要.........55

[8]

随着日益严重的能源危机和环境污染,太阳能和风能作为两种主要的清洁和可再生能源,一方面由于其无污染和可再生的特点,长期以来一直是世界各国新能源发展的焦点。但另一方面,由于其固有的间歇性波动和调度困难,大规模单一风电并网和光伏并网给电力系统的经济调度带来了更多的不确定因素。风能和太阳能在时间和空上具有互补的特征。随着国家“863”计划中对风电场和太阳能光伏发电机组协调控制的研究,未来将有更多的可再生能源发电机组接入电网。电力系统动态经济调度是一个多变量、多约束的优化问题。风电场和光伏电站的互补并网进一步增加了问题的复杂性。在参考大量国内外文献的基础上,考虑电力系统调度运行的安全性、可靠性和经济性,建立了风光互补并网发电系统的动态经济调度模型。运行高速动态经济调度算法优化求解,提出风光互补输出调度策略。依次计算和分析了三个实例。研究过程中完成的主要工作和成果如下:
1。针对风速和太阳辐射强度的间歇性随机波动和常规火电机组造成的环境污染,引入备用容量惩罚因子和环境污染惩罚因子,建立风光互补并网发电系统动态经济调度数学模型,在保证系统安全稳定运行的前提下,使循环发电总成本最小化;
2。基于等能耗、小能量增长率的原则,分析和推导了高速动态经济调度算法的计算流程。根据风电场和光伏电站的自然互补特性,提出了风光互补一体化并网发电调度策略。在保证系统算法快速处理的实际可操作性的前提下,提高了风电和光伏发电的并网利用率。
3。利用MATLAB软件编程解决风光互补并网发电系统的动态经济调度问题。分析了该算法的优点,并用其他优化算法进行了求解。该算法可以针对系统中“广义负荷”的波动,提前快速调整机组出力。同时,通过相应的实例分析了惩罚因子和风光互补发电调度策略对系统的影响。验证了本文建立的风光互补并网发电系统动态经济调度数学模型的合理性。在保证系统安全运行的前提下,将系统调度发电的总成本降至最低,具有较高的实际应用价值。

参考
[1]汪建文。[可再生能源公司。北京:机械工业出版社。2012年:18-60
[2]李行亮乐康。新疆哈密13室地区大型并网太阳能电站与风力电站的互补性研究[[]。阳光能源?2010年(4):68-71。
[3]帅峻青。[超大型电网调度中心关键技术。北京:中国电力出版社。2010:527-545
[4]张军领,尹建英,党政。风光互补发电系统及其应用[。能源研究与利用。2011年(4): 1903-1906年。
[5]孙楠,邢德山。杜海玲。风光互补发电系统的发展与应用[。山西电力。2010年(4): 54-56。[/比尔/] [6]侯鄢国,王彪,丁李杰,等.微电网接入电网时的环境经济调度.四川电力技术。2011年,34 (5): 80-83。[/比尔/] [7]洪博文,王成山李国。[·杰]。微电网多目标动态优化调度模型及方法[。电力自动化设备。[2013,33(3): 100-107
[8]宋红蕾,吴俊勇,季璐玉,等.风光互补独立供电系统的多目标优化设计[.电工学报。2011年,26(7): 104-111。
[9]陈艾雅,张卫平,刘袁超,等。风光互补发电系统实验模型的建立[[]。华北工业大学学报。2004年,16(3):57-61。
[10]杨琦,张建华,刘庆发,等.风光互补发电系统的多目标优化设计[.电力系统自动化。2009年,33 (17): 86-90。[/BR/]