【摘要】：電力工業(yè)屬于高耗能產(chǎn)業(yè),為了緩解我國能源供需矛盾和改善生態(tài)環(huán)境,提高電力工業(yè)能源利用效率,轉(zhuǎn)變能源利用方式,減少碳排放量是必不可少的措施。有可再生能源發(fā)電的電力系統(tǒng),和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比,一方面提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟(jì)性、提高一次能源利用效率和節(jié)約非可再生能源；另一方面面臨環(huán)境改變,具有很大不確定和風(fēng)險的復(fù)雜運行環(huán)境。主要在于： (1)電力系統(tǒng)中風(fēng)電滲透水平的不斷提高給電力統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運行帶來了新的問題甚至挑戰(zhàn)。輸電系統(tǒng)規(guī)劃時既要充分考慮系統(tǒng)對風(fēng)電的接納能力,也要適當(dāng)計及風(fēng)電對系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運行所帶來的風(fēng)險。 (2)向廣東送電的西電以“水電”為主,其具有汛期送出比重大、季節(jié)性強、調(diào)節(jié)能力差的特點。為最大限度輸送西部富裕水電,西部送電省區(qū)的火電機組有必要在省內(nèi)優(yōu)先平衡水火送出比例,有必要在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基本前提下,深入分析西部火電機組在汛期維持最小運行方式的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。 (3)考慮到西電送電受線路輸送容量的限制,區(qū)域間的備用共享實際上難以取得,這樣為維持廣東電力供應(yīng)的可靠性與安全性,在汛期時廣東區(qū)域內(nèi)火電機組也需要維持適當(dāng)?shù)淖钚∵\行方式,以實現(xiàn)快速響應(yīng)和增強抗事故能力。 現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方法和模型以及機組最小運行方式存在的主要問題在于：現(xiàn)有的電力系統(tǒng)規(guī)劃方法無法綜合平衡電力系統(tǒng)對風(fēng)電的接納能力與風(fēng)電對系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運行所帶來的風(fēng)險；沒有充分考慮現(xiàn)有的西電東送水電大發(fā)背景下火電機組對于電力系統(tǒng)抗事故能力的影響等等。 針對上述問題,本論文提出計及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險因素的含風(fēng)電場的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型,兼顧了輸電投資成本、切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場所帶來的綜合效益,并考慮了安全約束；從安全經(jīng)濟(jì)運行和節(jié)能減排的角度出發(fā),對汛期水火電聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行火電機組最小運行方式的計算,選擇有效的求解器進(jìn)行優(yōu)化計算,確定能夠維持整個系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的各區(qū)域火電最小出力水平。最后取得了一定的研究成果： (1)首先總結(jié)了現(xiàn)有的輸電系統(tǒng)規(guī)劃理論,并對可再生能源特別是間歇性電源并網(wǎng)背景下的輸電系統(tǒng)元件建模進(jìn)行概括和分析,這是后文所提出的輸電系統(tǒng)規(guī)劃綜合方法建模和仿真的基礎(chǔ)。這些模型包括非時序性／時序性場景、單一／多場景等,能夠應(yīng)用于計及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險因素的輸電系統(tǒng)規(guī)劃的不同場景,具有廣泛適用性。 (2)為解決綜合平衡電力系統(tǒng)接納風(fēng)電能力與風(fēng)電帶來的風(fēng)險因素的矛盾,提出計及風(fēng)電接納能力和風(fēng)險因素的含風(fēng)電場的輸電系統(tǒng)規(guī)劃兩層模型,兼顧了輸電投資成本、切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場所帶來的綜合效益,并考慮了安全約束。其中,對不確定性因素造成的切負(fù)荷懲罰與棄風(fēng)懲罰的平均水平和波動進(jìn)行了模擬。上層規(guī)劃以單位投資下給定時間內(nèi)的風(fēng)電場發(fā)電量最大化為目標(biāo)確定輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案,并把該方案傳遞給下層問題；下層規(guī)劃則以給定時間內(nèi)棄風(fēng)總電量與切負(fù)荷總電量之和最小為優(yōu)化目標(biāo),把切負(fù)荷懲罰、棄風(fēng)懲罰以及風(fēng)電場發(fā)電量向上層模型反饋。上下層之間存在交互作用,最終由上層決策獲得輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案。上層規(guī)劃為混合整數(shù)非線性問題,采用改進(jìn)的粒子群算法求解；下層規(guī)劃為線性規(guī)劃問題,采用線性規(guī)劃求解器ILOG CPLEX求解。最后,采用修改的18節(jié)點和46節(jié)點兩個算例系統(tǒng)對所建立的模型與采用的方法做了說明。 (3)為了解決汛期西部富裕水電消納問題,西部送電省區(qū)的火電機組有必要在省內(nèi)優(yōu)先平衡水火送出比例,同時為維持廣東電力供應(yīng)的可靠性與安全性,在汛期時廣東區(qū)域內(nèi)火電機組也需要維持適當(dāng)?shù)淖钚∵\行方式,以實現(xiàn)快速響應(yīng)和增強抗事故能力。提出火電機組最小運行方式的優(yōu)化模型,并采用ILOG CPLEX MIP優(yōu)化器進(jìn)行求解。 最后簡要總結(jié)論文中所作的研究,并提出了該領(lǐng)域有待進(jìn)一步深入研究的問題。
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【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2274629