風(fēng)儲系統(tǒng)優(yōu)化配置及并網(wǎng)后相關(guān)運行方案研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染問題使得可再生能源的開發(fā)成為電力工業(yè)的發(fā)展趨勢。風(fēng)力發(fā)電是最成熟的可再生能源發(fā)電技術(shù)，具有清潔環(huán)保、儲量豐富等優(yōu)點，然而，風(fēng)電功率的隨機特性使得電力系統(tǒng)接入風(fēng)電后的安全穩(wěn)定運行面臨新的問題。為了對含風(fēng)電電力系統(tǒng)有一個清楚的認(rèn)識，能為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供有效建議，本文以風(fēng)儲系統(tǒng)為研究對象，對風(fēng)儲系統(tǒng)優(yōu)化配置方法及其并網(wǎng)后的相關(guān)運行問題進(jìn)行分析研究，探尋風(fēng)電接入給系統(tǒng)帶來的影響。
　　優(yōu)化的風(fēng)電場接入容量既能保證風(fēng)電

2、場本身的經(jīng)濟性，又能保證風(fēng)電接入后電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，有助于含風(fēng)電電力系統(tǒng)運行的整體最優(yōu)，因此論文對風(fēng)電場最優(yōu)接入容量求解方法進(jìn)行研究。針對月風(fēng)速概率分布不同的情況，采用月風(fēng)速分布函數(shù)參數(shù)集對年風(fēng)速變化規(guī)律進(jìn)行描述，在此基礎(chǔ)上利用場景樹分析法將連續(xù)風(fēng)速概率密度函數(shù)轉(zhuǎn)化為離散場景功率集，并生成年場景功率樹，實現(xiàn)了風(fēng)速隨機變量的合理近似?；陲L(fēng)速變量近似方法，以風(fēng)電場發(fā)電凈效益最大為目標(biāo)函數(shù)，以系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行要求為約束條件，建立

3、考慮系統(tǒng)變化過程的風(fēng)電接入容量優(yōu)化模型，并提出帶慣性權(quán)重的粒子群優(yōu)化算法(w-Particle Swarm Optimal Algorithm, w-PSO)和社會情感優(yōu)化算法(Social Emotional Optimal Algorithm, SEOA)嵌套的層次優(yōu)化算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解，算例分析驗證了模型和算法的正確性，并對接入容量的影響因素進(jìn)行了研究。
　　為了提高風(fēng)電場的功率調(diào)節(jié)能力，改善風(fēng)電輸出功率波動特性，論文對

4、儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置方法進(jìn)行了研究。提出了風(fēng)電功率波動特性指標(biāo)對風(fēng)電功率輸出特性進(jìn)行定量描述，以儲能系統(tǒng)投資成本或年均綜合成本最小為目標(biāo)，以風(fēng)電功率波動特性指標(biāo)和復(fù)合儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略為基礎(chǔ)，考慮風(fēng)電輸出功率波動要求和復(fù)合儲能系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟約束，建立了電池和超級電容相結(jié)合的復(fù)合儲能系統(tǒng)雙層優(yōu)化配置模型，并采用嵌套粒子群算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解。算例分析表明：風(fēng)電功率波動指標(biāo)越苛刻，功率輸出平滑性越好，但投資成本或年均綜合成本越高；投資成本變化

5、與年均綜合成本變化成反比關(guān)系；采用復(fù)合儲能形式所得的年均綜合成本更小。
　　風(fēng)電接入后會給系統(tǒng)運行計劃的制定帶來明顯變化，而運行計劃的合理制定對系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行具有重要作用，因此論文對含風(fēng)儲系統(tǒng)的電力系統(tǒng)日前機組組合優(yōu)化模型及其求解算法進(jìn)行了研究。以風(fēng)電功率預(yù)測值為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以系統(tǒng)總發(fā)電成本最小和系統(tǒng)總能源利用率最高為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建了多目標(biāo)機組組合優(yōu)化模型，并計及系統(tǒng)功率平衡、系統(tǒng)備用容量、機組爬坡率、機組啟停時間約束以及風(fēng)儲系統(tǒng)自

6、身約束，全面反映了系統(tǒng)運行中的實際情況。利用模糊建模技術(shù)對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行模糊化處理，采用改進(jìn)的組合粒子群算法對模糊化模型進(jìn)行求解，并對儲能系統(tǒng)的兩種控制模式和預(yù)測誤差影響進(jìn)行了計算分析。算例結(jié)果表明：所提模型能夠減少低效率機組燃料消耗量，不同控制模式和預(yù)測精度對優(yōu)化結(jié)果均有所影響。
　　由于風(fēng)電功率的接入，作為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行分析重要部分的電壓穩(wěn)定性分析方法也受到其隨機性的影響，傳統(tǒng)的確定性分析方法無法全面獲取含風(fēng)電的系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性

7、隨機變化信息。針對風(fēng)電隨機性給電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題帶來的新變化，論文對含風(fēng)儲系統(tǒng)的概率電壓穩(wěn)定裕度問題進(jìn)行了研究。論文所提出的基于多項式正態(tài)變換和最大熵估計的概率分析方法利用多項式正態(tài)變換對隨機變量相關(guān)性進(jìn)行處理，利用點估計法獲取隨機變量估計點，并采用預(yù)測-校正原對偶內(nèi)點法對由估計點形成的確定性負(fù)荷裕度優(yōu)化模型進(jìn)行求解，進(jìn)而計算負(fù)荷裕度的統(tǒng)計特征，最后運用最大熵估計方法得到含風(fēng)電的系統(tǒng)負(fù)荷裕度概率分布估計函數(shù)。算例分析驗證了所提方法的正