發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 22:30

【摘要】：大力發(fā)展以風(fēng)電為代表的清潔能源,對我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,促進(jìn)社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。高比例風(fēng)電接入帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),也對電網(wǎng)的安全性產(chǎn)生了更多不確定的影響。近年來全世界范圍內(nèi)發(fā)生多次由大規(guī)模新能源脫網(wǎng)引發(fā)的大停電事故,引起了各國電力工作者們針對高比例風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題的關(guān)注。這些事故背后的共同點(diǎn)是在系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)中新能源的滲透率都達(dá)到了很高的水平,發(fā)生大停電事故的原因都是由于短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模新能源從系統(tǒng)中退出運(yùn)行,巨大的功率缺額引發(fā)了連鎖故障,最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。由此,研究含風(fēng)電電力系統(tǒng)的安全性評價(jià)方法,通過對風(fēng)電接入后系統(tǒng)的靜態(tài)安全性和動態(tài)安全性綜合分析,找出系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),并提出針對性的加強(qiáng)措施,對預(yù)防大停電事故的發(fā)生是十分有必要的。傳統(tǒng)的電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識別研究多采用基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞撵o態(tài)分析方法,分析節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障后對網(wǎng)絡(luò)完整性和連通性的影響。在節(jié)點(diǎn)重要性研究中現(xiàn)有方法通過定義相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo),采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度進(jìn)行分析,但這些方法都依賴于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的有效性,且認(rèn)為鄰居節(jié)點(diǎn)間的連接路徑是相對固定,缺乏對電力系統(tǒng)動態(tài)特性的考慮等不足。針對這一問題,研究電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)之間的電氣耦合關(guān)系�；诠�(jié)點(diǎn)間的功率流動方向,建立了網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的依存效用,并對電氣耦合系數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn),分析節(jié)點(diǎn)故障后其狀態(tài)通過鄰域電氣耦關(guān)系對系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的影響程度。進(jìn)而提出考慮節(jié)點(diǎn)鄰域電氣耦合系數(shù)的改進(jìn)PageRank算法對節(jié)點(diǎn)重要度排序的方法。在含風(fēng)電接入的IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中通過設(shè)置三相短路故障對所提算法進(jìn)行了測試,驗(yàn)證了所提方法在分析故障節(jié)點(diǎn)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)影響的有效性,能夠有效識別對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大的節(jié)點(diǎn)并將其作為脆弱節(jié)點(diǎn)。建立了電力系統(tǒng)的類Kuramoto模型,分析電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對系統(tǒng)保持同步能力的影響,將系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系按照吸收功率或發(fā)出功率劃分為同質(zhì)連接關(guān)系和異質(zhì)連接關(guān)系,分析同質(zhì)連接和異質(zhì)連接對系統(tǒng)保持同步能力的影響。研究結(jié)果表明移除異質(zhì)連接關(guān)系(發(fā)電機(jī)與負(fù)荷)之間的聯(lián)絡(luò)線在一定程度上會降低系統(tǒng)的保持同步的能力�；谏鲜鼋Y(jié)論,進(jìn)一步對風(fēng)電機(jī)組通過負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和同步機(jī)節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)的兩種方案對系統(tǒng)同步能力的影響進(jìn)行了分析,研究結(jié)果表明風(fēng)電通過異質(zhì)連接關(guān)系接入即風(fēng)電通過負(fù)荷節(jié)點(diǎn)接入系統(tǒng)有助系統(tǒng)同步能力的提升。建立適合含風(fēng)電電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的Kuramoto模型。采用概率分析的方法,生成系統(tǒng)在遭到大擾動后的發(fā)電機(jī)初始運(yùn)行狀態(tài)的樣本集,統(tǒng)計(jì)其中能夠回到系統(tǒng)擾動前平衡點(diǎn)的初始運(yùn)行點(diǎn)數(shù)量,并將這些初始運(yùn)行點(diǎn)在相空間中投影,以此來對受到擾動后的系統(tǒng)吸引域大小進(jìn)行估計(jì)。這種估計(jì)亦可以作為系統(tǒng)發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)概率的評價(jià)。結(jié)合高比例風(fēng)電脫網(wǎng)引發(fā)系統(tǒng)大停電事故的啟示,利用所建立的基于耦合振子模型的電力系統(tǒng)動力學(xué)模型,分析系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)受到擾動后吸引域大小的影響,研究表明增加節(jié)點(diǎn)間的耦合強(qiáng)度即最大傳輸功率可以顯著的增加系統(tǒng)吸引域的大小,提高系統(tǒng)抵御大擾動的能力;在耦合強(qiáng)度不變情況下,增加發(fā)電機(jī)出力會對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定概率產(chǎn)生負(fù)面的影響,隨著出力的增加系統(tǒng)可能出現(xiàn)完全失穩(wěn)的情況。在此基礎(chǔ)上研究含風(fēng)電電力系統(tǒng)的擾動后系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率估計(jì)的特征,進(jìn)一步分析風(fēng)電滲透率與系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率之間的聯(lián)系。研究結(jié)果表明隨著風(fēng)電滲透率的逐漸提高,系統(tǒng)的暫態(tài)失穩(wěn)概率也逐漸增加,風(fēng)電滲透越高,這種影響越明顯。結(jié)合上述研究內(nèi)容,針對風(fēng)電接入的電力系統(tǒng)安全性綜合評價(jià)問題選取了包括靜態(tài)安全性和動態(tài)安全性2方面9個(gè)評價(jià)指標(biāo)。提出了基于標(biāo)尺競爭的單指標(biāo)評估方法,通過構(gòu)建標(biāo)桿場景得出了不同滲透率下風(fēng)電接入電網(wǎng)單指標(biāo)安全性評估結(jié)果;進(jìn)一步建立了基于灰色關(guān)聯(lián)分析的電力系統(tǒng)安全性綜合評價(jià)模型,并利用變異系數(shù)法確定了指標(biāo)權(quán)重實(shí)現(xiàn)評價(jià)指標(biāo)動態(tài)賦權(quán);最后所提方法結(jié)合某省實(shí)際數(shù)據(jù),對2020年規(guī)劃的風(fēng)電源接入電力系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了綜合評價(jià)。研究成果為風(fēng)電接入電網(wǎng)規(guī)劃提供決策方法指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM614
【圖文】：

２００１邋２００２邋２００３邋２００４邋２００５邋２００６邋２００７邋２００８邋２０（＃邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３邋２０１４邋２０１５邋２０１６邋２０１７邋２０１８逡逑圖１－２邋２００１－２０１８年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋２００１－２０１８邋Ｇｌｏｂａｌ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｉｎｓｔａｌｌｅｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑從圖１－２中可以看出，２００１？２０１０年全球風(fēng)電累積裝機(jī)容量始終保持在２５上的高增長態(tài)勢，其中２００８年更是達(dá)到了邋３１％。２０１０年？２０１３全球風(fēng)電產(chǎn)展進(jìn)入了低谷，年新增風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)裝機(jī)容量不足４％，在２０１３年的甚至

。逡逑）基于耦合振子模型的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性評估逡逑立了二階Ｋｕｒａｍｏｔｏ模型與網(wǎng)絡(luò)收縮電力系統(tǒng)模型之間的對應(yīng)通過研宄系統(tǒng)故障后不同參數(shù)下系統(tǒng)吸引域大小的變化，分穩(wěn)定性的影響。通過對不同風(fēng)電滲透率下的系統(tǒng)吸引域大小接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定概率進(jìn)行評估。逡逑）基于標(biāo)尺競爭的含風(fēng)電電力系統(tǒng)安全性綜合評價(jià)研究逡逑風(fēng)電接入對電網(wǎng)￥全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，建立含風(fēng)電電力系統(tǒng)體系，提出基于標(biāo)尺競爭的單指標(biāo)評價(jià)方法及改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)合評價(jià)模型。針對某�。玻埃玻澳觑L(fēng)電源規(guī)劃情況，通過構(gòu)建標(biāo)率下風(fēng)電接入電網(wǎng)的單因子安全性進(jìn)行評價(jià)。在此基礎(chǔ)上提確定指標(biāo)權(quán)重的改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法的綜合評價(jià)模型，對不不同風(fēng)電接入位置的多種風(fēng)電接入場景下的電力系統(tǒng)安全性進(jìn)析大規(guī)模風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)安全性的影響，并指出在未來風(fēng)要重點(diǎn)關(guān)注的方面。逡逑的總體框架如圖】－６所示，論文的章節(jié)安排為：逡逑基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的含風(fēng)電逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2715094