风电与水电联合调度问题研究

随着全球变暖和空气污染等问题的日益突出,各国对清洁能源的需求也愈加迫切。目前大部分电力系统中,水电和风电是最常利用的两种可再生能源,也是最成熟且达到商业化应用规模的可再生能源。近年来,风电装机容量快速增长,风电已成为重要的分布式和辅助性能源,其对能源、经济和环境影响巨大。风能具有洁净、易取得、容量高等优点,能够很好地满足当前社会的需求,但风电资源具有间歇性、难预测性等特点,并且高度依赖于环境和气象条件,这使得风电功率很难满足电网并网的要求。水电具有发电资源成本低、调节灵活等优点,但其出力受到水库参数和水源等因素限制。风电与水电在时空和技术特性上存在良好的互补性,水电为风电提供容量的补偿,风电为水电提供电量上的支撑。因此,在未来电力系统的稳定运行和经济效益中,风电和水电联合运行具有重大的意义。本文针对风电接入对电力系统产生的冲击,基于风电与水电的互补特性,对含风电系统的备用优化、风电水电有功协调调度和相应调度模拟软件的设计实现做了深入研究,主要内容有:(1)对风力发电与水力发电基础知识进行了广泛的文献研究,利用双参数Weibull风速函数描述了风电场风速模型;进而,推导出风电场风电功率的分布特性。针对当前实际电力系统运行状况,建立了常规的蓄水式水电站的数学模型。从技术特性和季节特性上分析了风电与水电的互补特性,为后续工作奠定了理论基础。(2)针对含风电系统的备用优化问题,提出了基于风速概率的方法,建立了含风电系统备用优化模型。该模型不需要考虑风速的时序性,具有较强的通用性。针对风电接入系统使备用增加,同时考虑到水电机组调节的优点,提出了风电与水电互补系统AGC备用容量优化调度模型,最后,通过利用非线性规划方法对该模型进行求解,验证了该模型的有效性。(3)针对风电与水电有功协同优化问题,建立了一个基于能源、经济和环境的多目标风电-水电有功调度模型。分析了粒子群算法的基本特性,通过利用改进的粒子群算法实现该模型的实例仿真,从而验证了该模型的有效性和可行性。(4)根据风电-水电有功优化调度模型,对系统进行了方案设计。提出了基于PMU数据传递的风电-水电有功调度模式,最后通过编程平台实现调度模拟软件。