發(fā)布時間：2020-06-15 22:30

【摘要】：大力發(fā)展以風電為代表的清潔能源,對我國能源結構的優(yōu)化,促進社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。高比例風電接入帶來巨大的社會經(jīng)濟效益的同時,也對電網(wǎng)的安全性產(chǎn)生了更多不確定的影響。近年來全世界范圍內(nèi)發(fā)生多次由大規(guī)模新能源脫網(wǎng)引發(fā)的大停電事故,引起了各國電力工作者們針對高比例風電接入對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題的關注。這些事故背后的共同點是在系統(tǒng)的電源結構中新能源的滲透率都達到了很高的水平,發(fā)生大停電事故的原因都是由于短時間內(nèi)大規(guī)模新能源從系統(tǒng)中退出運行,巨大的功率缺額引發(fā)了連鎖故障,最終導致系統(tǒng)崩潰。由此,研究含風電電力系統(tǒng)的安全性評價方法,通過對風電接入后系統(tǒng)的靜態(tài)安全性和動態(tài)安全性綜合分析,找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),并提出針對性的加強措施,對預防大停電事故的發(fā)生是十分有必要的。傳統(tǒng)的電網(wǎng)關鍵節(jié)點識別研究多采用基于網(wǎng)絡拓撲的靜態(tài)分析方法,分析節(jié)點發(fā)生故障后對網(wǎng)絡完整性和連通性的影響。在節(jié)點重要性研究中現(xiàn)有方法通過定義相應的網(wǎng)絡指標,采用統(tǒng)計學的方法對節(jié)點在網(wǎng)絡中的重要程度進行分析,但這些方法都依賴于網(wǎng)絡中節(jié)點的有效性,且認為鄰居節(jié)點間的連接路徑是相對固定,缺乏對電力系統(tǒng)動態(tài)特性的考慮等不足。針對這一問題,研究電網(wǎng)中節(jié)點之間的電氣耦合關系。基于節(jié)點間的功率流動方向,建立了網(wǎng)絡中源節(jié)點和終端節(jié)點的依存效用,并對電氣耦合系數(shù)的計算方法進行了改進,分析節(jié)點故障后其狀態(tài)通過鄰域電氣耦關系對系統(tǒng)中其他節(jié)點運行狀態(tài)的影響程度。進而提出考慮節(jié)點鄰域電氣耦合系數(shù)的改進PageRank算法對節(jié)點重要度排序的方法。在含風電接入的IEEE39節(jié)點系統(tǒng)中通過設置三相短路故障對所提算法進行了測試,驗證了所提方法在分析故障節(jié)點對整個網(wǎng)絡中其他節(jié)點運行狀態(tài)影響的有效性,能夠有效識別對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大的節(jié)點并將其作為脆弱節(jié)點。建立了電力系統(tǒng)的類Kuramoto模型,分析電網(wǎng)拓撲結構對系統(tǒng)保持同步能力的影響,將系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點連接關系按照吸收功率或發(fā)出功率劃分為同質(zhì)連接關系和異質(zhì)連接關系,分析同質(zhì)連接和異質(zhì)連接對系統(tǒng)保持同步能力的影響。研究結果表明移除異質(zhì)連接關系(發(fā)電機與負荷)之間的聯(lián)絡線在一定程度上會降低系統(tǒng)的保持同步的能力。基于上述結論,進一步對風電機組通過負荷節(jié)點和同步機節(jié)點接入系統(tǒng)的兩種方案對系統(tǒng)同步能力的影響進行了分析,研究結果表明風電通過異質(zhì)連接關系接入即風電通過負荷節(jié)點接入系統(tǒng)有助系統(tǒng)同步能力的提升。建立適合含風電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的Kuramoto模型。采用概率分析的方法,生成系統(tǒng)在遭到大擾動后的發(fā)電機初始運行狀態(tài)的樣本集,統(tǒng)計其中能夠回到系統(tǒng)擾動前平衡點的初始運行點數(shù)量,并將這些初始運行點在相空間中投影,以此來對受到擾動后的系統(tǒng)吸引域大小進行估計。這種估計亦可以作為系統(tǒng)發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)概率的評價。結合高比例風電脫網(wǎng)引發(fā)系統(tǒng)大停電事故的啟示,利用所建立的基于耦合振子模型的電力系統(tǒng)動力學模型,分析系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)受到擾動后吸引域大小的影響,研究表明增加節(jié)點間的耦合強度即最大傳輸功率可以顯著的增加系統(tǒng)吸引域的大小,提高系統(tǒng)抵御大擾動的能力;在耦合強度不變情況下,增加發(fā)電機出力會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定概率產(chǎn)生負面的影響,隨著出力的增加系統(tǒng)可能出現(xiàn)完全失穩(wěn)的情況。在此基礎上研究含風電電力系統(tǒng)的擾動后系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率估計的特征,進一步分析風電滲透率與系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率之間的聯(lián)系。研究結果表明隨著風電滲透率的逐漸提高,系統(tǒng)的暫態(tài)失穩(wěn)概率也逐漸增加,風電滲透越高,這種影響越明顯。結合上述研究內(nèi)容,針對風電接入的電力系統(tǒng)安全性綜合評價問題選取了包括靜態(tài)安全性和動態(tài)安全性2方面9個評價指標。提出了基于標尺競爭的單指標評估方法,通過構建標桿場景得出了不同滲透率下風電接入電網(wǎng)單指標安全性評估結果;進一步建立了基于灰色關聯(lián)分析的電力系統(tǒng)安全性綜合評價模型,并利用變異系數(shù)法確定了指標權重實現(xiàn)評價指標動態(tài)賦權;最后所提方法結合某省實際數(shù)據(jù),對2020年規(guī)劃的風電源接入電力系統(tǒng)的安全性進行了綜合評價。研究成果為風電接入電網(wǎng)規(guī)劃提供決策方法指導。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM614
【圖文】：

２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２０（＃邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８逡逑圖１－２邋２００１－２０１８年全球風電累計裝機容量逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋２００１－２０１８邋Ｇｌｏｂａｌ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑從圖１－２中可以看出，２００１？２０１０年全球風電累積裝機容量始終保持在２５上的高增長態(tài)勢，其中２００８年更是達到了邋３１％。２０１０年？２０１３全球風電產(chǎn)展進入了低谷，年新增風電機組裝機裝機容量不足４％，在２０１３年的甚至

。逡逑）基于耦合振子模型的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性評估逡逑立了二階Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型與網(wǎng)絡收縮電力系統(tǒng)模型之間的對應通過研宄系統(tǒng)故障后不同參數(shù)下系統(tǒng)吸引域大小的變化，分穩(wěn)定性的影響。通過對不同風電滲透率下的系統(tǒng)吸引域大小接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率進行評估。逡逑）基于標尺競爭的含風電電力系統(tǒng)安全性綜合評價研究逡逑風電接入對電網(wǎng)￥全穩(wěn)定運行的影響，建立含風電電力系統(tǒng)體系，提出基于標尺競爭的單指標評價方法及改進灰色關聯(lián)合評價模型。針對某�。玻埃玻澳觑L電源規(guī)劃情況，通過構建標率下風電接入電網(wǎng)的單因子安全性進行評價。在此基礎上提確定指標權重的改進灰色關聯(lián)分析法的綜合評價模型，對不不同風電接入位置的多種風電接入場景下的電力系統(tǒng)安全性進析大規(guī)模風電接入對電力系統(tǒng)安全性的影響，并指出在未來風要重點關注的方面。逡逑的總體框架如圖】－６所示，論文的章節(jié)安排為：逡逑基于復雜網(wǎng)絡理論的含風電逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2715094