含间歇式能源电力系统充裕调控与应急防御研究

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1、沈阳工业大学博士学位论文含间歇式能源电力系统充裕调控与应急防御研究ResearchonAdequacyDispatchandEmergencyDefenseofPowersystemwithIntermittentEnergy李家珏电气工程学院作者：单位：徐建源教授电气工程学院指导教师：单位：协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年03月07日学位授予单位：沈阳工业大学摘要间歇式能源以大规模、分散模式涉入电力系统已成为当前世界电力能源开发与利用的必然趋势。其中，新能源发电的间歇性与随机性诱发了电力系统充裕性、安全稳定性特征的改变，给传统电力系统分析方

2、法带来新的挑战。面临如何应对间歇式能量供给中不确定性波动为电力系统可靠运行带来新的问题，本文从充裕性与安全稳定性的调控决策角度，分别在稳态与暂态模式下提出相应的理论模型、调控及评估方法。面向大规模与分散式不同并网环境，相继开展含大规模间歇式发电的系统备用优化决策、广义充裕调控方法、含大规模间歇式发电的互联传输暂态稳定与紧急防御、含分散式发电的故障孤岛安全防御四个重点研究内容。（1）在充裕性（稳态）调控决策方面，为应对大规模间歇式发电并网模式下系统调峰艰难、风电接纳能力低以及大容量弃风等间歇性所诱发的问题，研究含大规模间歇式发电的系统调峰备用决策与调控方法。首先

3、，解析间歇式发电并网模式下调峰原理，依据其原理定义调峰需求时段判据。其次，针对多等级备用（考虑弃风备用），按规划尺度与运行尺度进行跨尺度备用划分，并相应定义计划备用与应急备用及其各自决策模型。进一步建立划分备用的联合经济调控模型，以划分备用的联合决策比作为优化量，依据划分备用间的对偶经济特征关系，展开联合求解，得出目标经济成本最优的调峰备用划分决策量。采用辽宁地区电网作为实际验证实例，展开模拟计算并获取了划分备用经济调控解，进而证明了所提出模型与方法的经济性与有效性。（2）将充裕调控量扩展至广义概念，面向系统在抵御最恶劣不确定性充裕需求波动方式下，解决如何按决

4、策者期望实现广义充裕资源的经济动态超前调控问题，提出“广义充裕-经济”微分博弈自适应调控模型。采用鲁棒控制理论建立Hamilton不等式约束，证明并求解模型博弈解。进一步提出自适应反馈进化方法，超前修正博弈自适应解的动态鲁棒性。采用东北地区兴安盟电网作为运行实例，验证该模型与方法的鲁棒性与经济性；同时，将划分备用联合经济调控过程作为该方法的应用特例，最优联合决策比作为该方法中的微分博弈对策，求得博弈自适应调控曲线。实例电网的方法应用结果证明了该模型与方法的有效性，同时指导了实际电网的充裕调控运行。（3）在安全稳定性（暂态）调控决策方面，为实现含大规模间歇式发电

5、互联传输的暂态功角稳定防御量化分析与评估，提出一种面向互联电网暂态防御的突变映射方法与输电防御能力评估方法。应用EEAC功角稳定量化理论，定义防御向量，推导出含防御I沈阳工业大学博士学位论文向量映射的暂态能量方程。结合突变理论（CatastropheTheory），修正泰勒展开的暂态功角突变量，突变解析暂态能量方程，解构出暂态功角稳定的突变映射控制模型，为应急防御过程提供控制策略获取模型。定义适应间歇式发电的互联输电防御向量场概念，结合突变映射控制模型，提出互联输电防御能力评估指标。在NewEngland10机39节点系统中加入间歇式发电节点单元作为验证目标系

6、统，验证结果表明了该防御方法与评估方法能够有效指导应急防御。（4）面向分散式间歇发电并网模式，为解决系统故障孤岛时不确定功率裕量平衡调控问题，提出一种适应多功率裕量运行的安全孤岛防御模型与方法。采用“孤岛划分+适应性寻优”作为模型求解算法。其中，应用功率支撑划分指标、划分判据及划分集搜索实现孤岛划分算法，在此基础上，针对多功率裕量下的调控曲线，引入适应性寻优方法，评估求解最优控制向量。进而联合孤岛划分矩阵计算，获取安全孤岛防御模型的最优防御解空间。在IEEE69节点配电系统中新增5台间歇式发电单元节点，进行验证算例分析，计算结果验证了该方法的有效性。关键词：间

7、歇式能源，充裕决策，博弈自适应调控，输电防御能力，孤岛划分IIAbstractThelarge-scaleandscatteredintermittentenergypenetrationhasbecomeaninevitabletrendforthedevelopmentandutilizationofelectricpowerenergyinthecurrentworld.However,theintermittenceandunpredictabilityofnewenergyinductthechangeofadequacyandsecurityfea

8、tureoperation,which