大规模间歇式能源接入电网调峰调频方法及模型概述

《大规模间歇式能源接入电网调峰调频方法及模型概述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大规模间歇式能源接入电网调峰调频方法及模型概述1绪论1.1课题研究背景和意义随着能源和环境问题的日益突出，各国对可再生新能源的开发和利用倾注了更多的热情，近几年来，可再生新能源技术得到了显著的发展与进步。作为可再生新能源开发利用中技术最成熟和最具商业化发展前景的一种发电形式，风力发电越来越受到人们的重视，在新能源和可再生能源行业中增长最快[1]。合理的利用风能既可以减少环境污染，又可以缓解能源短缺的压力。在我国，风能的开发利用也得到了快速的发展。清洁、可再生以及发电碳排放量低是间歇式能源发电（如风力和光伏发电）所具有的优势，但是也存在一些比较突出的问题。

2、从电力行业的角度分析，间歇式能源的不确定性和间歇式能源发电机组本身的运行特性，使其输出功率是波动的，并具有很强的随机性。因此，大规模间歇式能源接入系统后，会对系统的调峰、调频、电能质量等方面产生影响[2]。大规模间歇式能源接入的电网，间歇式能源的波动性和随机性将会对电力系统的调度运行产生重大的影响[3-10]。随着间歇式能源发电装机容量占电网总装机容量比例的增加，对电网的调峰控制带来了困难。间歇式能源电站出力大范围的波动，大大增加了电网等效负荷的峰谷差，从而导致了电网调峰需求的急剧增加[11,12]。另一方面，对电网的调频控制也带来了困难。间歇式能源电站

3、出力的大范围波动会对电网的有功平衡造成影响，进而影响系统的频率稳定。因此，当大规模间歇式能源接入电网时，需要对电力系统的调峰调频方式进行研究，提出相应的措施。同时，该课题作为国家高技术研究发展计划（863计划）中的子课题之一，具有较大的研究与实用价值。若能针对间歇式能源出力的波动性和随机性，改进现有的调峰调频方式，将有助于吸纳更多的间歇式能源。在保证电能质量的前提下，实现间歇式能源的合理有效利用，缓解能源问题和环境问题。..1.2间歇式能源出力特性目前间歇式能源发电中发展较成熟且占比例较大的主要是风力发电和光伏发电，由于各种间歇式能源具有类似的特性，以下

4、将以风电为例，介绍间歇式能源及其发电出力的一般特性。第一、风速及风电出力波动范围大。根据历史风速数据表明，在相当大部分的时间里，风速的变化范围较大，相应的，风电出力的波动范围也较大，变化范围在零到额定出力之间。第二、风电出力具有互补性。风电出力的互补性，能够降低风电场总出力的波动性。风电出力的互补性主要包括两个方面：(1)风电场内部具有互补性。在一个风电场中，由于风峰、风谷到达时间具有时滞性，不同的风电机组之间存在一定的互补性，可以在一定程度上降低风电场出力的波动性。(2)风电场之间存在地理分散效应。处于不同地域的风电场间的风速不同，从而也存在一定的互补

5、性，可以在一定程度上降低总风电出力的波动。第三、风电出力具有不确定性。根据历史风速数据表明，在连续数天里，风电场的日平均出力可能接近其额定出力，也可能处于其额定出力的20%以下，甚至接近于零。因此，风电出力具有明显的不确定性。..2含大规模风电的调峰优化模型2.1引言考虑到风电出力的随机性对系统调峰带来的影响，针对含大规模风电的电网，本章首先基于场景技术[34]对风电出力的不确定性进行建模，由此得到一系列的风电出力场景，在此基础上，采用基于机会约束的调峰运行优化模型，在优化模型中以发电成本最小为目标函数，同时，又考虑火电机组深度调峰、可中断负荷及水电参与

6、调峰的情况对系统发电总成本的影响。.2.2风电不确定性场景建模马尔科夫过程是一类随机过程，该随机过程的主要特点是在已知目前状态的条件下，它未来的演变不依赖于它以往的演变，即是一类具有无后效性的随机过程。而马尔科夫链是一个时间和状态离散的马尔科夫过程，因此，有限马尔科夫链可以描述为：(1)根据风速的马尔科夫模型，当前时刻的状态由前一时刻的状态所确定，因此在开始生成风速的不确定性场景树之前，必须有一个确定的风速状态作为初始点。对于应用于日前调峰优化模型，可以将风速状态的初始点定为该日前调峰优化模型初始时刻的前一时刻，并认为该时刻的风速状态为已知的确定值。(2

7、)根据已知的风速状态转移矩阵，可以从初始点开始计算得到下一时刻的多个风速状态及其相应的概率。考虑到目前的风速预测技术具有一定的预测精度，一般可以认为风速的预测误差在40%以内，由此，根据风速的预测信息，并结合所得到的下一时刻的多个状态，可以排除部分与实际情况不符合的风速状态，从而缩减最终生成风速场景树的规模。(3)根据步骤(2)的流程，逐步生成各个时段的风速状态，最终可以得到一天24时段的风速状态场景树。.3考虑风电场间相关性的调峰充裕度评估模型3.1引言.......(25)3.2基于NATAF变换的相关性风速样本建模.........(25)3.3考

8、虑风电预测信息的调峰需求.....(29)3.4基于非序贯蒙特卡罗模拟的调峰充裕