【摘要】：隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大、互聯(lián)程度的不斷提高,電力系統(tǒng)運行變得越來越復(fù)雜,其可靠運行面臨新的挑戰(zhàn)。在復(fù)雜電力系統(tǒng)運行過程中,負荷波動、設(shè)備隨機故障等因素會給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來巨大影響。在保證實時負荷需求之外,運行備用為應(yīng)對負荷波動、設(shè)備故障等因素帶來的供需不平衡提供了解決思路,為保障電力系統(tǒng)的安全可靠運行發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)運行備用通常由發(fā)電機組提供,然而,傳統(tǒng)發(fā)電機組在提供運行備用的過程中,可能存在機組故障等情況,影響電力系統(tǒng)的運行可靠性。傳統(tǒng)可靠性分析一般僅考慮發(fā)電機組的兩狀態(tài)模型,即發(fā)電機組處于“正常工作”狀態(tài)或“完全故障”狀態(tài)。然而,在系統(tǒng)實際運行過程中,由于老化或運行環(huán)境等原因,設(shè)備可能呈現(xiàn)出介于“正常工作”和“完全故障”的中間狀態(tài)。因此,傳統(tǒng)兩狀態(tài)模型不能精確反映設(shè)備特性,需要提出考慮多狀態(tài)特性的電力系統(tǒng)可靠性分析方法。此外,傳統(tǒng)可靠性分析通常針對故障時間服從指數(shù)分布的系統(tǒng),限制了傳統(tǒng)可靠性分析方法的應(yīng)用范圍,有必要對故障時間服從非指數(shù)分布的系統(tǒng)進行運行可靠性分析研究,并提出相應(yīng)高效精確的可靠性評估方法。同時,智能電網(wǎng)技術(shù)及信息通訊技術(shù)的迅速發(fā)展,使得電網(wǎng)需求側(cè)空調(diào)、電動汽車等資源能夠像傳統(tǒng)發(fā)電機組一樣,向系統(tǒng)提供備用,主動參與到智能電網(wǎng)的運行框架。因此,從備用所處位置的角度,可以將運行備用分為發(fā)電側(cè)備用和需求側(cè)備用。然而,需求側(cè)負荷通過負荷削減或負荷轉(zhuǎn)移等需求響應(yīng)策略向系統(tǒng)提供備用時,會對負荷的時序特性造成較大影響。同時,不確定性因素的作用,如設(shè)備自身故障、環(huán)境條件、運行條件等,會對需求側(cè)負荷作為備用參與智能電網(wǎng)運行的效果產(chǎn)生影響,進而影響系統(tǒng)可靠性。因此,有必要研究多重不確定性因素影響下含需求側(cè)備用的智能電網(wǎng)運行可靠性,為實現(xiàn)需求側(cè)與電網(wǎng)的雙向互動奠定堅實的基礎(chǔ)。本文針對考慮備用的多狀態(tài)電力系統(tǒng),在發(fā)電側(cè),提出考慮運行備用的多狀態(tài)發(fā)電系統(tǒng)可靠性分析方法,研究計及運行可靠性的機組啟動順序優(yōu)化,并提出考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性分析方法;在需求側(cè),綜合考慮需求側(cè)備用的時序特性以及包含信息通訊系統(tǒng)故障等在內(nèi)的不確定性因素,建立需求側(cè)運行備用的多狀態(tài)可靠性模型;最后,統(tǒng)籌考慮發(fā)電側(cè)備用及需求側(cè)備用,提出考慮運行備用的智能電網(wǎng)可靠性分析方法,識別系統(tǒng)在不確定因素作用下的風(fēng)險水平,為智能電網(wǎng)的安全可靠運行提供科學(xué)依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:(1)分析了含備用的多狀態(tài)發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性。在備用系統(tǒng)中,考慮到備用機組在備用模式和運行模式下的不同可靠性特性、以及備用機組的啟動失敗,提出多狀態(tài)決策圖方法,并基于該方法建立發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性分析框架。所提出的方法可以處理狀態(tài)轉(zhuǎn)移時間分布服從任意分布的多狀態(tài)備用系統(tǒng),擴展了可靠性分析方法的邊界。(2)研究了考慮發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性的機組啟動順序優(yōu)化。在研究內(nèi)容(1)的基礎(chǔ)上,提出基于多狀態(tài)決策圖方法的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性程序化自動計算算法。所提出的程序化自動計算算法通過系統(tǒng)多狀態(tài)決策圖的建立、簡化和分解,實現(xiàn)系統(tǒng)運行可靠性的自動計算。此外,考慮到發(fā)電機組不同啟動順序?qū)ο到y(tǒng)可靠性的影響,通過優(yōu)化備用發(fā)電機組的最佳啟動順序,實現(xiàn)滿足約束條件下的系統(tǒng)運行可靠性最高。(3)研究了考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性分析方法。在研究內(nèi)容(1)和(2)的基礎(chǔ)上,提出基于多值決策圖的考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性分析方法。通過對考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)建模,實現(xiàn)不同子發(fā)電系統(tǒng)之間的備用容量共享�；谒岢龅亩嘀禌Q策圖方法,計算系統(tǒng)可靠路徑的出現(xiàn)概率,得到發(fā)電系統(tǒng)的時變可靠性,為解決考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性評估提供了一條行之有效的技術(shù)途徑。(4)建立了不確定因素影響下需求側(cè)備用的可靠性模型。首先,研究需求側(cè)負荷削減和負荷轉(zhuǎn)移的時序特性對整體負荷模型的影響,進而得到考慮需求響應(yīng)的多狀態(tài)負荷模型。其次,研究不確定性因素的多狀態(tài)模型,包括用戶需求響應(yīng)程度、信息通訊系統(tǒng)隨機故障、不同負荷類型等。最后,綜合統(tǒng)籌考慮需求響應(yīng)的多狀態(tài)負荷模型以及不確定性因素的多狀態(tài)模型,建立不確定因素影響下需求側(cè)備用的可靠性模型,為考慮需求側(cè)備用的系統(tǒng)運行可靠性分析奠定基礎(chǔ)。(5)提出了考慮供需雙側(cè)備用的電力系統(tǒng)運行可靠性評估方法。在研究內(nèi)容(4)的基礎(chǔ)上,綜合統(tǒng)籌研究內(nèi)容(1)、(2)(3)中的多狀態(tài)發(fā)電系統(tǒng)模型,基于時序蒙特卡洛模擬方法,提出事故狀態(tài)下考慮供需雙側(cè)備用的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型,通過系統(tǒng)切負荷量的優(yōu)化求解,對系統(tǒng)進行運行可靠性評估,為智能電網(wǎng)的安全可靠運行奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

化、考慮備用共享的發(fā)電系統(tǒng)運行可靠性分析、不確定因素影響下需求側(cè)備用的逡逑可靠性建摸、考慮供需雙側(cè)備用的電力系統(tǒng)運行可靠性分析等方面對考慮運行備逡逑用的電力系統(tǒng)可靠性進行研究。論文各個章節(jié)之間的關(guān)系如圖１－３所示。逡逑１２逡逑

邐５００逡逑ｆ＇}運行圬同（天）逡逑圖２－９（ａ）算例１場景Ａ系統(tǒng)運行可靠性（系統(tǒng)負荷需求為７）逡逑１２逡逑邐ＭＳＤＤ邐ＭＣＳ逡逑Ｓ：逡逑０逡逑０邐１００邐２００邐３００邐４００邐５００逡逑系紀運行ｔｉ司（天）逡逑圖２－９（ｂ）算例１場景Ｂ系統(tǒng)運行可靠性（系統(tǒng)負荷需求為５）逡逑圖２－９算例１兩個場景的系統(tǒng)運行可靠性逡逑表２４算例１場景Ａ兩種方法結(jié)果比較逡逑時間算例１場景Ａ的系統(tǒng)可靠性逡逑／ｒｒｌ、邐相對〗天差逡逑（大）邐ＭＳＤＤ邐ＭＣＳ逡逑５０邐０．９２３５邐０．９２３８邐０．０３％逡逑１００邐０．７２４０邐０．７２５９邐０．２６％逡逑２００邐０．３２１１邐０．３２６６邐１．６８％逡逑５００邐０．００９３邐０．００９７邐４．１２％逡逑表２－５算例１場景Ｂ兩種方法結(jié)果比較逡逑，工、邋算例１場景Ａ的系統(tǒng)可靠性逡逑時間（天）邐邐相對誤差逡逑ＭＳＤＤ邐ＭＣＳ逡逑５０邐０．９９１７邐
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM732

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本文編號：2691532