考虑光伏与电动汽车充电功率不确定性的配电网调度方法研究

【摘要】：随着人类社会的发展,人们对能源的需求量日益增加。煤炭、石油等传统化石能源在人类文明的发展进程中起到了十分重要的作用,并将在未来的一段时间内,继续成为人类社会不可或缺的重要能量来源之一。在传统能源格局下的电力系统,其不确定性主要是由负荷的随机波动造成的。根据负荷预测及以此制定的发电机组日前调度计划,常规发电机组通过一次调频、二次调频可以使供电量与负荷需求始终保持平衡。然而,随着常规能源的日益消耗及伴随而来的有毒有害废弃物的排放,绿色低碳经济正在成为各领域的研究热点。风能、太阳能等可再生能源的开发利用,不但在一定程度上缓解了人类社会日益加剧的能源危机,还为保护环境、减少碳排放做出了贡献。 风电、光伏等可再生能源的出力具有随机性和波动性的特点。将这类可再生新能源发电单元的接入会显著增加电力系统的不确定性,给电力系统调度和运行带来挑战。对于配电网,传统的控制策略主要包括无功补偿、平衡节点(与输电网连接的节点)调节电压等。通过上述手段的调节,将配电网网损减小到最小。本文的第二章指出,对配电网进行确定性网损优化时,所制定的调度策略会抬高配电网的节点电压。而光伏发电系统接入配电网本身就会引起节点电压升高,两者相互作用会进一步恶化配电网电压环境,即使所接入的光伏发电容量并不很大,也可能会导致光伏接入节点电压逼近上限值。此时,配电网中若有较大的功率波动,节点电压越上限的事故就可能发生。因此,本文第二章提出了一种考虑负荷及光伏功率不确定性的配电网优化调度方法,该方法在优化配电网网损时,能为光伏功率的波动预留出一定的系统裕度,从而兼顾了可靠性(安全性)和经济性。 本文在第三章建立了电动汽车群充电功率模型,并在此基础上提出了两种电动汽车延迟充电策略。仅考虑电动汽车到达时间的延时充电策略可以较好地平抑配电网日内负荷的波动,但在配电网接有光伏发电系统的情形下,不能解决吸收正午富余光伏功率与减小配电网晚高峰用电量的矛盾。因此,本文第三章所提的第二种电动汽车延时充电策略同时考虑了车辆到达的时刻及其到达时刻的剩余电量。 在第三章的基础上,本文第四章将接入配电网的电动汽车与其它配电网控制手段进行协同调度。与以往电动汽车调度策略不同之处在于,本文在制定协同调度方案时考虑了电动汽车充电功率的不确定性。本文第四章采用区间数的形式来刻画配电网中的不确定因素(包括光伏功率、电动汽车充电功率、负荷水平)。文中通过算例验证了区间数刻画电动汽车充电功率不确定性的可行性。此外,第四章给出了两个具体的场景来说明在配电网调度中考虑电动汽车不确定性的必要性。 【关键词】：光伏 电动汽车 不确定性 配电网 优化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM73
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 目录11-14
• 插图索引14-16
• 附表索引16-17
• 第1章 绪论17-23
• 1.1 选题背景与意义17-21
• 1.1.1 世界能源消费与电能生产格局17-19
• 1.1.2 可再生能源发电19
• 1.1.3 应对可再生能源出力不确定性的电力系统调度和控制策略研究现状19-21
• 1.2 本文主要工作21-23
• 1.2.1 课题来源21
• 1.2.2 论文主要内容21-23
• 第2章 考虑负荷及光伏功率不确定性的配电网调度方法23-38
• 2.1 概述23-24
• 2.2 配电网网损优化与不确定性考虑24-26
• 2.3 光伏发电系统概述26-27
• 2.4 概率型约束27-32
• 2.4.1 概率型节点电压幅值约束27-31
• 2.4.2 概率型线路潮流约束31-32
• 2.5 考虑负荷及光伏发电系统出力不确定性的配电网优化调度模型32-33
• 2.5.1 目标函数32
• 2.5.2 等式约束32
• 2.5.3 不等式约束32-33
• 2.6 模型求解方法33-34
• 2.7 算例分析34-37
• 2.8 本章小结37-38
• 第3章 配电网中电动汽车与光伏发电系统有功协同调度方法38-57
• 3.1 概述38-39
• 3.2 电动汽车充电功率建模39-45
• 3.3 电动汽车延时充电策略45-47
• 3.4 算例分析147-49
• 3.5 考虑剩余电量的电动汽车延时充电策略49-50
• 3.6 算例分析250-55
• 3.6.1 全美家庭用车调查统计数据50-53
• 3.6.2 北京市双休日私家车使用情况统计数据53-55
• 3.7 本章小结55-57
• 第4章 考虑光伏及电动汽车不确定性的配电网优化调度方法57-75
• 4.1 概述57
• 4.2 电动汽车充电功率的不确定性与配电网越限57-58
• 4.3 区间数简介58-59
• 4.3.1 区间数58-59
• 4.3.2 区间数的四则运算59
• 4.4 配电网区间潮流计算59-60
• 4.5 考虑光伏发电系统及电动汽车不确定性的配电网优化调度模型60-64
• 4.5.1 配电网中不确定量的表示60-62
• 4.5.2 目标函数62-63
• 4.5.3 约束条件63-64
• 4.6 求解方法64-66
• 4.7 算例分析66-74
• 4.7.1 有功功率调度对平抑配电网日内负荷波动的效果68-69
• 4.7.2 电动汽车充电功率不确定性研究69-72
• 4.7.3 不确定性方法与确定性方法的比较72-74
• 4.8 本章小结74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-80
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文及科研成果80

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