引入风电机组的安全约束机组组合方法

【摘要】：安全约束机组组合优化问题是电力系统经济调度及安全校核的基础,对电网短期优化运行具有极其重要的作用,因此对机组组合问题的研究具有重要的经济意义和社会意义。自然界中风力资源极其丰富,风力发电已成为解决世界范围内日益严峻的环境和能源问题的主要方法之一。随着风力发电的广泛使用,越来越多的风电机组将会被引入发电计划中。然而,风电机组会对机组组合问题带来较大影响,因此研究含风电机组的机组组合很有必要。本文主要对含风电的安全约束机组组合问题进行了研究。 首先,通过将机组出力区间分段,并将目标函数线性化为一组线性规划方程来降低模型求解难度。针对机组组合问题中整数变量的特点,通过求解含网络安全约束的松弛计算模型并和判定规则比较,辨识出长时间保持开或停状态的机组,并获得在调度过程中需要启停的机组集合,减小机组组合问题中离散变量的规模,加速求解过程。之后,将安全约束机组组合模型分解为两个优化子问题,上层为无网络约束的机组组合问题,下层为以网损最小为目标函数的交流网络约束最优潮流问题,对于下层算完后仍有越限的,将形成一些新的约束返回原问题循环求解。采用两个标准测试算例的仿真计算,并将结果与其他文献的方法做分析和对比,结果表明应用该方法所得启停机组可靠,计算结果合理稳定,计算速度快。 其次,在比较了目前应用于电网的风电机组后,发现异步风电机组是对安全约束机组组合问题影响最大的风电机组,其影响包括有功出力的不确定性和吸收无功后电压跌落,因此本文主要研究将异步风电机组引入机组组合问题。考虑到异步风机的结构与普通火电机组不同,异步电机发电的同时要吸收一定的无功,因此在处理交流安全约束问题时对风电机组采用Q-V模型,避免出现无功不足而导致电压越限。风电出力具有很强的波动性,其有功的估值主要基于风速的预测,本文采用威布尔模型来判断风速的置信区间由此得到风电出力的估值。 最后,将风电出力按一个区间量放入安全约束机组组合模型中。含区间量的模型需要通过变换为一组常规的约束式和极限场景来处理,并修改网络安全约束来保证系统的安全。上层无网络约束的机组组合模型的求解运用Benders分解法将整数变量和连续变量分开求解,下层模型用原对偶内点法求解。本文以添加了风电机组的IEEE-57测试系统为算例,应用CPLEX辅助求解上层线性混合整数问题,通过计算结果与其他模型的分析比较验证了该方法的合理性和可行性。 【关键词】：风电机组 机组组合 交流网络约束 极限场景 分层计算
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 引言11-12
• 1.2 机组组合的现状12-13
• 1.3 风电对机组组合的影响13-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 安全约束机组组合的模型与算法16-35
• 2.1 机组组合模型16-19
• 2.2 线性化目标函数19-20
• 2.3 整数变量辨识方法20-23
• 2.4 双层优化算法23-30
• 2.5 算例分析30-34
• 2.5.1 IEEE 9机30节点算例30-32
• 2.5.2 IEEE 54机118节点算例32-34
• 2.6 小结34-35
• 第三章 风电机组建模分析35-44
• 3.1 风电并网问题35-36
• 3.2 风电机组类型36-40
• 3.3 威布尔风速模型40-43
• 3.4 小结43-44
• 第四章 引入风电的机组组合问题44-57
• 4.1 风电出力的区间量44-46
• 4.2 引入风电的机组组合的模型46-47
• 4.2.1 极限场景的选取46
• 4.2.2 网络安全约束的修改46-47
• 4.3 模型求解47-51
• 4.3.1 Benders分解法47-49
• 4.3.2 算法流程49-51
• 4.4 算例分析51-56
• 4.4.1 IEEE 57节点算例52-56
• 4.5 小结56-57
• 第五章 总结与展望57-60
• 5.1 总结57-58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-65
• 硕士期间完成论文65

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