本文關鍵詞：含風力發(fā)電的配電網靜態(tài)電壓穩(wěn)定規(guī)劃研究

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【摘要】：靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析可以在一定程度上較好的反映電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平。隨著分布式電源尤其是風力發(fā)電在電力系統(tǒng)中接入比例越來越高,其對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的影響越來越大。因此,如何對風力發(fā)電進行選址,并且在風電接入的配電網進行無功優(yōu)化,提高系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定水平,是一個值得深入研究的問題。傳統(tǒng)無功優(yōu)化方法通常采用確定型的模型,當忽略隨機因素時,確定型方法能較準確的分析無功優(yōu)化問題。但大量新能源的接入使傳統(tǒng)確定型模型面臨著巨大的挑戰(zhàn)。新能源大量接入以后,節(jié)點注入功率為不確定的,在這種情況下,如何提高隨機場景下的電壓穩(wěn)定裕度,降低電壓越限的風險,是一個亟待解決的問題。此外,由于出力的隨機性和波動性,傳統(tǒng)的衡量電壓穩(wěn)定的指標已經不能完全適應這一情況,需要新的指標衡量節(jié)點變量對于失穩(wěn)點的影響。該指標要能較好的處理隨機場景下鞍節(jié)點分岔和極限誘導分岔兩種主要的失穩(wěn)模式,對隨機潮流下風電選址、無功規(guī)劃具有較好的指導作用。本文取得的主要成果如下:1)針對傳統(tǒng)的失穩(wěn)模式參與因子對極限誘導分岔(LIB)失效的缺陷,提出了基于節(jié)點注入功率空間的電壓穩(wěn)定極限曲面法向量指標用于衡量風力發(fā)電接入后各個節(jié)點變量對于系統(tǒng)失穩(wěn)點的影響,進而指導風電選址。該方法克服了傳統(tǒng)的參與因子在LIB情況下失效的缺陷,在IEEE33節(jié)點系統(tǒng)測試結果驗證了其正確性。2)在基于電壓穩(wěn)定極限曲面法向量的指標基礎上,對風力接入配電網后無功補償節(jié)點進行選址,在此基礎上利用遺傳算法對配電網進行無功優(yōu)化。IEEE33系統(tǒng)的計算結果表明該方法可以改善配電網無功分布,提高電壓水平,降低配電網運行的風險。數值分析的結果表明該選址方法可以有效選擇系統(tǒng)的薄弱節(jié)點,無功優(yōu)化使得系統(tǒng)各個節(jié)點電壓分布更加均勻,同時能夠給系統(tǒng)運行留出更多裕量。3)本文針對風力發(fā)電機出力隨機性進行研究,提出一種考慮電壓穩(wěn)定裕度約束的隨機無功優(yōu)化方法。使用基于點估計的隨機潮流方法將機會約束轉化為確定型約束,并采用帶共軛梯度算子的改進遺傳算法對優(yōu)化問題進行求解。數值計算的結果表明本文提出的方法可以降低電壓的越限風險。相比于確定型方法,本文的網損優(yōu)化結果略有增加,但同時電壓穩(wěn)定裕度得到了較大的提升。此外本文采用了一些算法加速策略,仿真結果證明了這些策略的可行性。
【關鍵詞】：風力發(fā)電 靜態(tài)電壓穩(wěn)定 隨機潮流 配電網 無功優(yōu)化
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614;TM712
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 課題的背景和意義10-11
• 1.2 電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定相關問題11-18
• 1.2.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定的定義和分類11-12
• 1.2.2 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的定義和分類12-13
• 1.2.3 電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的基本原理13-14
• 1.2.4 電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析基本方法14-17
• 1.2.5 電力系統(tǒng)中主要電壓調節(jié)裝置17-18
• 1.3 我國電力系統(tǒng)自動調壓控制系統(tǒng)18-23
• 1.3.1 自動電壓調節(jié)系統(tǒng)的分級結構18-19
• 1.3.2 自動電壓調節(jié)系統(tǒng)的基本原理19-21
• 1.3.3 自動電壓調節(jié)系統(tǒng)發(fā)展中的關鍵技術21-22
• 1.3.4 大量風電接入后AVC的協(xié)調控制22-23
• 1.4 本文研究的主要內容23-25
• 第二章 風力發(fā)電接入電力系統(tǒng)后的電壓穩(wěn)定問題25-36
• 2.1 我國風力發(fā)電的現狀和特點25-27
• 2.1.1 我國風力發(fā)電發(fā)展現狀25-26
• 2.1.2 風力發(fā)電機的原理和類型26-27
• 2.1.3 風力發(fā)電的主要控制模式27
• 2.2 風力發(fā)電接入的電壓穩(wěn)定問題及應對27-30
• 2.2.1 國家電網公司對于風電場接入電網的技術規(guī)定28
• 2.2.2 風電接入電網后的突出問題28-29
• 2.2.3 風電場無功綜合分級優(yōu)化控制結構和策略29-30
• 2.2.4 風電場無功補償設備的選型30
• 2.3 大規(guī)模風電接入系統(tǒng)的隨機潮流計算30-34
• 2.3.1 解析法隨機潮流分析31-32
• 2.3.2 蒙特卡洛法求解風電接入隨機潮流方法32-33
• 2.3.3 點估計隨機潮流計算方法33-34
• 2.4 本章小結34-36
• 第三章 電壓穩(wěn)定極限曲面法向量指標36-47
• 3.1 電壓穩(wěn)定極限點的法向量計算方法及指標37-40
• 3.1.1 SNB型電壓穩(wěn)定臨界點法向量計算37-38
• 3.1.2 LIB型電壓穩(wěn)定臨界點法向量計算38-39
• 3.1.3 極限曲面法向量指標用于風電選址39-40
• 3.2 隨機場景下電壓穩(wěn)定裕度40-42
• 3.2.1 拉丁超立方采樣40-41
• 3.2.2 隨機場景下電壓穩(wěn)定裕度求取過程41-42
• 3.3 算例分析42-46
• 3.3.1 基于拉丁超立方采樣Monte-Carlo法的收斂性42-43
• 3.3.2 LIB型電壓臨界點情況43-45
• 3.3.3 SNB型電壓臨界點情況45-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第四章 基于電壓穩(wěn)定極限曲面法向量的風電接入配電網隨機無功優(yōu)化47-58
• 4.1 風電接入配電網無功優(yōu)化模型48-51
• 4.1.1 風速的概率分布48
• 4.1.2 DWG的概率出力48-49
• 4.1.3 利用曲面法向量指標確定待補償節(jié)點49-50
• 4.1.4 風電接入配電網無功優(yōu)化目標和約束50-51
• 4.2 模型的求解51-53
• 4.2.1 Monte-Carlo模擬的配電網概率潮流51
• 4.2.2 融合連續(xù)潮流的隨機潮流負荷裕度計算方法51
• 4.2.3 遺傳算法求解無功優(yōu)化流程51-53
• 4.3 算例分析53-57
• 4.3.1 算例分析基礎53
• 4.3.2 無功優(yōu)化結果分析53-57
• 4.4 本章小結57-58
• 第五章 考慮電壓穩(wěn)定裕度約束的無功優(yōu)化點估計隨機最優(yōu)潮流方法58-69
• 5.1 模型的建立59-62
• 5.1.1 極限運行曲面59-60
• 5.1.2 隨機節(jié)點注入功率下最小電壓穩(wěn)定裕度定義60-61
• 5.1.3 考慮電壓穩(wěn)定裕度約束的隨機最優(yōu)潮流模型（VC-SORPD）61-62
• 5.2 點估計法和隨機最優(yōu)潮流62-65
• 5.2.1 三點估計法求輸出變量各階矩62-63
• 5.2.2 Gram-Charlier展開逼近輸出變量累計分布63
• 5.2.3 帶共軛梯度的遺傳算法63-65
• 5.3 算例分析65-68
• 5.3.1 2 節(jié)點系統(tǒng)65-66
• 5.3.2 IEEE118節(jié)點系統(tǒng)66-68
• 5.4 本章小結68-69
• 第六章 總結與展望69-71
• 6.1 主要內容總結69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻71-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文78-79
• 攻讀碩士學位期間參與的科研項目79-81

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