水—火—风互补发电系统容量优化配置问题的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：2012年10月30日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部

2、门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：2012年10月30日签字日期：2012年10月30日中文摘要面对人类社会优化能源结构和促进可持续发展的需求，近年来风电等可再生能源得到大力发展，与此同时，风电的接入也给发电系统带来了巨大挑战。这是由于风电具有“大风大电、小风小电，风速高于切出风速或低于切入风速时又迅即停电”的特性，这种极为明显的不确定性和间歇性应予特别关注。目前我国已建和在建的大型风电基地大多位于“三北”地区，这些地区风电脱网事故频发，给电力系统的安全可靠运行带来了十分严重的影响。因此，当前急需对风电接

3、入发电系统的相关问题进行研究。虽然国内外对此类问题的研究已经取得了一定的成果，但仍具有片面性，还有待进一步完善。今提出“水—火—风互补发电系统的容量优化配置问题研究”一文，具体内容包括：（1）本文指出了含风电互补发电系统有功平衡的若干关键问题并结合我国实际情况提出相关建议。我国电源结构以煤电为主，电力系统中缺乏调峰电源，主要依赖煤电机组深度压负荷调峰，其压负荷运行幅度最高可达约60%，虽能起到调峰作用，但代价很大。从长远来看，为改善电力系统的调峰能力，应逐渐减小煤电机组压负荷运行的幅度，与此同时，增加各种类型的调峰性能较好的电源和各种蓄能蓄电设施。应该在保持我国现有6个大型区域电

4、网基本格局的同时，进行区域电网之间的互联，还可考虑与国外电网进行互联，提高风电跨网消纳能力。可以在发电侧通过风电场出力预测和限出力运行等手段优化调度安排，提高发电系统可靠性。考虑到“三北”地区水电基地、煤炭基地、煤电基地和风电基地在地理位置上接近或重合，应促进水电—火（煤）电—风电区域互补开发格局的形成，这不仅有助于实现风电远距离消纳，而且可以提高输电通道的利用率并降低输电成本。（2）本文针对火电机组—风电场互补发电系统的容量优化配置问题进行了研究。根据已有的风资源资料进行统计分析，结合风力发电机的功率特性曲线，得出风电场的出力—概率特性，而后将风电场模型与多状态火电机组模型进行

5、耦合，建立火—风互补发电系统数学模型。在确定优化目标的基础上，首先对该数学模型进行可靠性计算，而后将技术经济学相关理论应用于对该模型进行经济评价，最终得到优选方案。此外，本文还说明了若干风电场风资源条件与互补发电系统发电保证率之间的关系。（3）本文针对水电机组—火电机组—风电场互补发电系统的容量优化配置问题进行了研究。应用水电机组对负荷持续曲线进行修正相当于起到调峰的效果。文中应用能量受限的水电机组对原始的负荷持续曲线进行容量和能量修正，而后引入火电机组和风电场，得到水—火—风互补发电系统模型。在确定优化目标的基础上，分别对该模型进行了可靠性计算和经济性分析，指出了模型的容量配置

6、优选方案，分析了三种电源在发电系统中发挥的作用和它们之间的关系，同时提出了降低系统发电成本的可行性措施以及努力的方向。（4）在考虑发电机组强迫停运率的不同取值和负荷预测的不确定性后，对含风电的互补发电系统进行了可靠性验证。本文在考虑负荷预测不确定性和强迫停运率的不同取值后，对已得到的互补发电系统模型的优选方案进行校验，得到缺电时间的波动范围，为含风电互补发电系统的可靠性评估提供支持。关键词：水电；火电；风电；互补发电系统；容量优化配置；可靠性分析；经济性分析AbstractFacingthedemandsofoptimizingenergystructureandpromotin

7、gsustainabledevelopment,windpoweretc.renewableenergyhavebeengreatlydevelopedinrecentyears.Atthesametime,windpowerbringstremendouschallengestothepowersystem.Theuncertaintyandintermittencyofthewindpowershouldbeconcernedspecially.Currently,theco