考虑风电不确定性的电力系统日运行方式优化

【摘要】：风能作为清洁的可再生能源，既可以实现节能减排，又可以应对当今的能源危机问题。风力发电技术作为最具有发展前景的技术也越来越得到各国的重视。但是风能本身具有随机性和波动性，大规模风电并网会对电网的稳定运行造成不良的影响，因此研究风电不确定性条件下的电力系统运行方式优化问题，对电力系统的安全、稳定、经济运行具有重要的现实意义。 本文在分段竞价的理论基础上，建立了以总购电费用最小为目标函数的数学模型，根据提前一天的风电功率及负荷的预测值来确定风电、水电（包括抽水蓄能电站）和火电机组的运行方式。通过风电功率的预测值和预测误差确定风电出力的区间，来模拟风电的随机性。为了解决风电不确定性问题，采用风—水—火联合运行模型，谷荷期抽水蓄能机组抽水，风电和火电机组一起带修正后的负荷，若因风电导致所安排的火电机组满足不了峰值负荷的需要时，风电进行弃风；峰荷期风电以预测区间内的最小出力和水电进行削峰，以此避免因风电的减少而造成系统火电发电出力的不足。 采用改进的分段竞价出清算法来计算总购电费用，水电、风电不直接参与竞价，水电采用较为简单的就近原则结算电价，而风电以固定的电价来结算。优先安排风电、抽水蓄能和水电机组的运行方式，再将修正的日负荷曲线自下而上水平分成基荷段、腰荷段和峰荷段三个部分，按照各火电厂报价由低到高的顺序安排各段出力。在基荷段考虑火电机组的组合方式；腰峰荷段安排出力时，根据风电极端出力的情况，确定机组出力并检验爬坡速度约束，以使火电机组在风电出力波动变化时，能够具有足够的调整能力。根据水电机组的运行位置，形成最终的竞价队列并优化腰荷和峰荷段的分界线以使总购电费用最小。 最后通过算例验证了该模型和算法的合理性和有效性。 【关键词】：分段竞价 风电功率 经济调度 运行方式 风电不确定性
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究意义8-12
• 1.1.1 风电发展现状及前景8-10
• 1.1.2 风电并网对电力系统运行的影响10-12
• 1.2 研究现状12-18
• 1.2.1 含风电的电力系统的目标函数12-13
• 1.2.2 含风电的电力系统的确定性数学模型及求解方法13-14
• 1.2.3 含风电的电力系统的不确定性数学模型及求解方法14-16
• 1.2.4 解决风电不确定性的其他方式16-18
• 1.3 本文所做的工作18-19
• 第二章 分段竞价理论及其出清算法19-28
• 2.1 电力市场理论基础19-21
• 2.1.1 电力市场化背景19
• 2.1.2 电价理论19-20
• 2.1.3 电力市场的交易模式20-21
• 2.2 分段竞价的理论基础21-26
• 2.2.1 分时竞价机制的特点21-22
• 2.2.2 分段竞价机制的基本概念与原理22-23
• 2.2.3 分段竞价机制的特点23-25
• 2.2.4 分段竞价机制的运营模式25-26
• 2.3 分段竞价电力市场出清算法的基本原则26-28
• 第三章 基于风电不确定性的电力系统日运行方式优化28-50
• 3.1 抽水蓄能和水电机组的运行方式28-37
• 3.1.1 抽水蓄能和水电机组的特点29-31
• 3.1.2 抽水蓄能和水电机组的出力安排31-36
• 3.1.3 抽水蓄能和水电机组的电价结算36-37
• 3.2 风电随机性问题的简化与处理37-41
• 3.2.1 风电功率特性37-38
• 3.2.2 风电随机性的处理方式38-40
• 3.2.3 风—水—火联合运行模式40-41
• 3.3 分段竞价电力市场中火电机组的运行方式41-46
• 3.3.1 火电机组的竞价曲线和等效负荷曲线41-42
• 3.3.2 基荷段的特殊处理42-43
• 3.3.3 腰峰荷段的特殊处理43-45
• 3.3.4 分段竞价中的爬坡约束和机组的出力调整45-46
• 3.4 基于风电不确定性的分段竞价出清算法的数学模型46-48
• 3.5 算法步骤及流程图48-50
• 第四章 算例及其分析50-60
• 4.1 风—蓄—火电算例50-55
• 4.1.1 原始数据50-51
• 4.1.2 计算结果及其分析51-55
• 4.2 风—水—火电算例55-60
• 4.2.1 原始数据55-56
• 4.2.2 计算结果及其分析56-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 今后的研究方向61-62
• 参考文献62-66
• 发表论文和参加科研情况说明66-67
• 致谢67

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