發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 05:27

【摘要】：世界范圍內(nèi)出現(xiàn)的能源和環(huán)境危機(jī)加快了各國發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)的步伐。近年來,我國風(fēng)電發(fā)展迅速,已成為世界上風(fēng)電裝機(jī)容量最大的國家。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)在減輕節(jié)能和環(huán)保壓力的同時(shí),引入的隨機(jī)性和波動(dòng)性增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度的難度。在風(fēng)電廠中配設(shè)儲(chǔ)能設(shè)備形成風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元,可通過控制儲(chǔ)能裝置有序地充放電,減小風(fēng)電出力不確定性的不利影響,是解決含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度問題的有效措施。在電力市場改革和風(fēng)電快速發(fā)展的背景下,在調(diào)度中通過優(yōu)化風(fēng)儲(chǔ)資源的使用,提高系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)效益及可靠性,對促進(jìn)風(fēng)電的進(jìn)一步健康發(fā)展意義重大。本文以含風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元的電力系統(tǒng)日前調(diào)度優(yōu)化為研究課題,在采用場景集描述不確定因素的基礎(chǔ)上,研究了日前機(jī)組組合和儲(chǔ)能參與系統(tǒng)備用的調(diào)度優(yōu)化問題。論文主要工作包括:1)作為研究的理論和技術(shù)基礎(chǔ),簡要介紹了電力系統(tǒng)調(diào)度、風(fēng)儲(chǔ)的基本概念,分析了風(fēng)電對電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度的影響和儲(chǔ)能應(yīng)用場景;針對在調(diào)度優(yōu)化模型中計(jì)及不確定性因素的需求,介紹了場景生成和場景削減技術(shù);針對模型求解問題,介紹了分段線性化和大M法。在此基礎(chǔ)上,闡述了基于場景集建立調(diào)度優(yōu)化模型的思路。2)針對電力市場環(huán)境下含風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元的電力系統(tǒng)日前調(diào)度問題,建立了兩階段日前調(diào)度優(yōu)化模型。第一階段基于描述風(fēng)功率不確定性的概率場景集,在模型中計(jì)及棄風(fēng)懲罰成本和風(fēng)儲(chǔ)投標(biāo)偏差懲罰成本,以風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元的收益期望最大為目標(biāo),決策風(fēng)儲(chǔ)日前投標(biāo)量;第二階段考慮風(fēng)儲(chǔ)調(diào)度出力偏差懲罰成本、環(huán)境成本和網(wǎng)絡(luò)約束等因素,以系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本最小為目標(biāo),進(jìn)行日前機(jī)組組合優(yōu)化。此外,還設(shè)計(jì)了一種用于日前出清的風(fēng)儲(chǔ)出力偏差懲罰機(jī)制。算例結(jié)果分析表明,該模型具有風(fēng)儲(chǔ)調(diào)度出力偏差小,系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本低,環(huán)保效益明顯的特點(diǎn)。3)針對在含風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元的電力系統(tǒng)中,如何有效利用儲(chǔ)能可調(diào)空間提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性的問題,提出儲(chǔ)能在跟蹤風(fēng)電出力計(jì)劃的同時(shí)參與備用的風(fēng)儲(chǔ)調(diào)度模式。在以場景集描述系統(tǒng)不確定性因素的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出系統(tǒng)失負(fù)荷期望、棄風(fēng)期望和風(fēng)儲(chǔ)出力偏差期望表達(dá)式,建立了以系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)最小、風(fēng)儲(chǔ)出力偏差最小和系統(tǒng)運(yùn)行成本最小的多目標(biāo)有功和備用協(xié)調(diào)優(yōu)化模型,并采用模糊隸屬度函數(shù)將模型處理為單目標(biāo)調(diào)度優(yōu)化模型,減小成本系數(shù)取值對調(diào)度優(yōu)化的影響。仿真分析表明,該調(diào)度模型不僅能改善系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性,且有利于進(jìn)一步降低風(fēng)儲(chǔ)出力偏差,使風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合單元的出力優(yōu)化兼顧了系統(tǒng)整體運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性。
【圖文】：

對電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求包含保證安全可靠地供電、保證系統(tǒng)的電能質(zhì)量良好、保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和盡可能減小對生態(tài)環(huán)境的有害影響。電力系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，包含大量的發(fā)電機(jī)組和輸配電線路，如何在滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行和可靠供電的前提下，，選取一個(gè)最佳的運(yùn)行方案就是電力系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化所要解決的問題。在不包含具有不確定性的新能源電源的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度中，一般依據(jù)對負(fù)荷的預(yù)測來實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)調(diào)度方案的決策。隨時(shí)間尺度的縮短，負(fù)荷預(yù)測的精度會(huì)越來越高。電力系統(tǒng)調(diào)度按時(shí)間尺度可分為長期、中期、日前和日內(nèi)電力系統(tǒng)調(diào)度，見圖 2.1。其中，日前和日內(nèi)電力系統(tǒng)調(diào)度起著重要且基礎(chǔ)的作用。電力系統(tǒng)日前調(diào)度一般也稱作日前機(jī)組組合，任務(wù)是決策第二天機(jī)組的出力和啟停計(jì)劃；電力系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)度包含日內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度和 AGC 調(diào)節(jié)，任務(wù)是實(shí)現(xiàn)短時(shí)間尺度的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和機(jī)組出力平衡[56]；電力系統(tǒng)中期調(diào)度主要任務(wù)是確定機(jī)組運(yùn)行方式和大型機(jī)組的檢修維護(hù)計(jì)劃；電力系統(tǒng)長期調(diào)度主要任務(wù)是根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和電力負(fù)荷的發(fā)展變化趨勢，確定電網(wǎng)改造和擴(kuò)建計(jì)劃。

圖 2.2 儲(chǔ)能分類圖2.3.2 儲(chǔ)能的應(yīng)用場景及價(jià)值分析儲(chǔ)能具有響應(yīng)速度快、四象限運(yùn)行、充放電可控等特性，在含高比例不確定性新能源的電力系統(tǒng)中，可利用儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和新能源消納能力。具體的應(yīng)用場景總結(jié)如下：（1）輸配電側(cè)隨著電力系統(tǒng)電力負(fù)荷和新能源的大規(guī)模接入，系統(tǒng)峰谷差增大，線路和配電站所接負(fù)荷容量增加。儲(chǔ)能應(yīng)用在輸配電側(cè)，通過削峰填谷緩解線路和配電站在負(fù)荷高峰時(shí)負(fù)載率偏高的問題，也可用于消解系統(tǒng)輸電阻塞，延緩線路和配電站的擴(kuò)建升級(jí)；通過控制儲(chǔ)能于負(fù)荷低谷時(shí)充電，負(fù)荷高峰時(shí)放電，可實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)損的目的；在峰谷電價(jià)或分時(shí)電價(jià)機(jī)制下，可利用儲(chǔ)能低價(jià)存儲(chǔ)高價(jià)放電，實(shí)現(xiàn)低儲(chǔ)高發(fā)套利。（2）用戶側(cè)
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM73

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