含大规模风电场电力系统的运行与规划方法研究

大规模风力发电已成为当今全球电力行业主流发展方向之一。大规模风电场并网运行将会对电力系统许多方面带来影响,给传统的电力系统分析方法提出新的挑战。风电具有随机波动性,且很大程度上不可控,传统的电力系统分析方法大多不能很好地处理计及大规模风电等可再生能源随机波动性影响的问题。因此,研究计及大规模风电等可再生能源发电系统并网影响的电力系统分析方法具有重要的理论和现实意义。针对风电场出力随机波动性在不同时间尺度下对电网的影响,从电力系统运行与规划两个层面,本文重点研究电力系统概率潮流计算问题、含风电场的电力系统动态经济调度问题、计及风电场出力和负荷不确定性的电力系统输电网扩展规划问题。 (1)针对风电出力、负荷变化等随机因素之间存在的相关性,本文提出了一种结合Nataf变换和拉丁超立方采样的概率潮流计算方法。该方法能够处理输入变量间的相关性,同时,保存了拉丁超立方采样的优点,具有较好的工程应用前景。本文为考虑输入随机变量相关性的概率潮流计算提供一种新的求解思路和方法。 (2)在含风电场的电力系统动态经济调度方法方面,本文提出了一种适合于求解传统计及阀点效应的动态经济调度模型和含风电场的动态经济调度模型的混合智能算法。该算法由Sobol序列、改进混合蛙跳算法和二次序列规划方法结合而成。算例测试结果充分表明了所提出的方法具有效率高、求解结果质量高的优点。本文为求解计及阀点效应的含风电场(或不含风电场)的动态经济调度问题提供了一种有效的新方法。 (3)在电力系统规划方面,本文应用鲁棒线性优化理论研究电网规划中计及风电场影响的最小切负荷问题,建立了相应的最小切负荷模型,该模型能够给出最安全的切负荷方案,除此以外,还能给出更多介于最可靠与最经济之间的切负荷方案,可以实现灵活决策。本文提出了一种基于鲁棒线性优化理论的灵活输电网扩展规划方法。该方法能够方便地计及负荷和风电场等可再生能源发电系统出力的不确定性,具有灵活高效的优点,除了能够得到在经济性约束下最鲁棒的规划方案外(如果这种方案存在),还能得到一些兼顾鲁棒性和经济性的折中方案,为规划人员提供完整丰富的信息,实现灵活决策。