基于耗散功率转归分量的风电系统有功实时调度研究

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随着大规模风电场并网容量的不断攀升,风电的随机性、间歇性和波动性给风电并网电力系统的在线实时调度以及安全平稳运行带来一定的困难,基于电源可靠性和负荷可预测性的传统调度方法已无法满足并入大规模风电场电力系统的在线实时调度需求。另一方面:随着电力市场改革的不断推进,实时调度中,风电预测不准确导致常规机组需要预留一定的备用容量去平衡风电功率波动以确保电能质量,从而产生相关辅助服务费用,这些费用需要合理的进行分摊,才能确保电力市场的公平和合理。  鉴于上述实际需求,本文提出了一种切实可行的基于耗散功率转归分量的含风电场电力系统有功实时优化调度方法,考虑利用快速调整常规发电机组的出力来实时补偿系统因风功率预测误差产生的功率波动量。具体工作集中在以下几个方面:  1.阐述了本课题的研究背景及研究意义,并简要概述了风力发电的特点、风电并网对电网调度的影响以及风电并网调度的研究现状和发展趋势。  2.针对含风电场的电力系统,建立其基于诺顿模型的等值网络,推导出常规机组、风电机组出力与负荷功率间关联关系,并分别建立各负荷、各支路有功潮流以及系统有功网损的耗散功率转归模型。  3.基于耗散功率转归模型,研究风电场出力变化与常规机组的响应关系、风力机组和常规机组出力变化与负荷响应关系,推导出负荷有功、线路有功潮流以及系统总有功网损对发电机出力的灵敏度,且验证灵敏度的有效性。基于上述响应关系,按照负荷对风电机组有功出力灵敏度绝对值的大小将负荷划分为与风电场联系紧密的关联负荷集、次紧密的关联负荷集以及非关联负荷集,按照负荷对常规机组有功出力灵敏度绝对值大小将常规机组划分为与负荷联系紧密的关联发电机集、次紧密的关联发电机集以及非关联发电机集,制订预调度方案。  4.在预调度方案下,为提高电网的经济效益,本文在一个调度周期内,建立以常规机组出力为决策变量,系统总有功网损最小为优化目标,考虑发电机组出力上下限约束、风电机组有功无功关系约束、线路阻塞管理等约束的有功实时优化调度模型,确定常规机组的功率调整因子以实时补偿因风功率预测不准而产生的功率不平衡量。  5.利用多个算例系统对本文方法进行仿真分析,并将所得结果与单纯依靠平衡机调度的方法作比较,验证了本文调度策略和算法的正确性。同时,对比结果还表明本文方法不仅更能满足风电系统在线实时调度的要求,而且能为电力市场相关辅助服务费用的合理分摊提供参考依据。
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