【摘要】：近年來,傳統(tǒng)化石能源危機及環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重,逐步成為影響各國經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素。世界各國開始重視具備較好的環(huán)保節(jié)能效益的新能源電力的發(fā)展。然而新能源電力,如風(fēng)電、光伏發(fā)電等具有強間歇性和強隨機波動性,隨著新能源電力的不斷接入,保證電網(wǎng)安全運行,同時實現(xiàn)經(jīng)濟調(diào)度將成為電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。本文引入虛擬發(fā)電廠(Virtual Power Plant,VPP)概念,考慮其聚合特性,能將不同地點、不同類型的新能源及需求側(cè)負荷聚合利用,使電力系統(tǒng)調(diào)度不再局限于單一的發(fā)電側(cè)或需求側(cè)。考慮VPP參與系統(tǒng)調(diào)度,是提高供電可靠性與新能源利用率的可能途徑。如何在新能源電力系統(tǒng)負荷優(yōu)化調(diào)度中充分利用VPP運行策略,更好地平抑新能源波動,降低發(fā)電成本及環(huán)境成本,是具有重要價值的研究課題。考慮VPP參與的新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題,其調(diào)度模型和解法與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度有著較大的差異。具體表現(xiàn)為一是VPP聚合器內(nèi)部各發(fā)電單元聚合后的出力特性,目前國內(nèi)外電力調(diào)度過程中均未有相關(guān)研究及應(yīng)用;二是在已有調(diào)度過程中考慮VPP環(huán)境效益的研究較少,缺乏深入分析VPP內(nèi)部分布式能源特性及可控電源的配合對調(diào)度結(jié)果影響的研究;三是對于許多研究中構(gòu)建的VPP,其內(nèi)部聚合形式、發(fā)電側(cè)與需求側(cè)參與情況、模型采用的目標(biāo)函數(shù)等各不相同,目前缺乏從整體上歸納整理的相關(guān)研究工作。圍繞上述問題背景,本文開展了三方面的研究工作。首先針對最典型的含風(fēng)電的新能源電力系統(tǒng),本文結(jié)合VPP聚合特性,構(gòu)建了計及VPP聚合特性的兩階段經(jīng)濟調(diào)度模型:第一階段基于包含若干風(fēng)場與火電機組的VPP的聚合出力特性,對VPP的總出力進行決策;第二階段將VPP的總出力在其內(nèi)部各單元機組之間進行分配。本文分析了VPP聚合特性及運行策略對新能源電力系統(tǒng)的影響,利用某風(fēng)電場的真實出力數(shù)據(jù),對所述兩階段模型進行多場景仿真。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法相比,本文提出的模型能顯著提高風(fēng)電利用率,并降低發(fā)電費用。第二,考慮到實際VPP內(nèi)部包含的發(fā)電及需求資源的多樣性,本文分析了VPP內(nèi)部各DG發(fā)電成本,構(gòu)建了包含風(fēng)電、光伏發(fā)電、小水電及微型燃氣輪機在內(nèi)的新能源發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化模型,將VPP發(fā)電跟蹤計劃、發(fā)電成本及環(huán)境效益作為模型的目標(biāo)函數(shù),并用粒子群算法對模型進行了仿真。結(jié)果表明,VPP在參與新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中,計及環(huán)境效益的同時,通過優(yōu)化微型燃氣輪機出力系數(shù)與小水電季節(jié)性發(fā)電出力,不僅可以降低新能源出力波動對電網(wǎng)的影響,還能降低總的發(fā)電成本。第三,針對發(fā)電側(cè)及需求側(cè)對VPP運行策略的不同影響,本文通過大量文獻資料研究,整理了目前VPP內(nèi)部聚合成分的形式、模型以及目標(biāo)函數(shù)等內(nèi)容,并總結(jié)出最典型的VPP聚合形式。在對比分析了多種VPP優(yōu)化目標(biāo)的基礎(chǔ)上,考慮VPP內(nèi)部機組發(fā)電成本及彈性需求兩方面,給出了VPP最大自我供給策略與最大化利益策略。針對最大化利益策略,配置了新能源電力系統(tǒng)中最典型的VPP聚合形式,設(shè)計了基于分時電價的VPP調(diào)度模型,并結(jié)合粒子群及CPLEX優(yōu)化仿真。結(jié)果表明,當(dāng)大規(guī)模新能源電力接入電網(wǎng)時,基于分時電價的VPP運行策略采用抽水蓄能和儲能電池聯(lián)合運行時,考慮VPP接入的新能源電力系統(tǒng)能獲得更好的經(jīng)濟效益和電能質(zhì)量。
文內(nèi)圖片：
圖片說明：風(fēng)電場1在場景1中出力曲線
文內(nèi)圖片：
圖片說明：風(fēng)電場2在場景1中出力曲線
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM73

【參考文獻】

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本文編號：2513592