含间歇性电源的电力系统的规划与可靠性评估

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大力发展间歇性新能源已经成为人类社会发展的必然趋势。然而,随着间歇性电源大规模接入电力系统,含高渗透率间歇性电源的电力系统的规划与可靠性评估也面临着一系列研究挑战。针对上述背景,本文基于间歇性能源大规模接入电力系统的情况,对输电系统规划与可靠性评估的相关概念、流程、方法进行了详细的介绍,对输电系统规划的建模问题进行了详细的阐述,对电力系统可靠性评估方法做了归纳总结。提出了计及间歇性电源的输电系统规划方法。在间歇性电源大规模接入电力系统的背景下,输电系统规划需要尽可能多地消纳间歇性电源处力,同时考虑间歇性电源的不确定性因素,确保系统的可靠性。在此背景下,提出了兼顾经济性和可靠性的双层输电系统规划模型。上层模型为混合整数非线性规划问题,用粒子群算法进行求解;下层模型为线性规划问题,用MATLAB软件的线性规划函数linprog进行求解。为了确保系统的可靠性,采用蒙特卡洛仿真法,随机生成许多场景,在每个场景下对系统的可靠性进行校验,返回上层模型的目标函数。对于风电机组的出力,采用Weibull分布模拟风速的概率分布;对于电力负荷的变化,采用Gaussian分布来模拟电力负荷的概率分布。在修改的18节点系统中,对所提出的双层规划模型和求解方法进行了应用分析,验证了模型的合理性,并得出了有效的结论。提出了计及间歇性电源的电力系统可靠性评估方法。为了研究间歇性电源接入对电力系统可靠性的影响,引入了直观反映间歇性电源接入对系统可靠性影响的指标:间歇性电源对系统缺供电量的贡献系数NEENS和间歇性电源对系统不能满供时间的贡献系数NT。分别建立了模拟风电出力和光伏出力的间歇性电源模型。介绍了应用于可靠性评估的最小切负荷模型。采用蒙特卡罗模拟法,以某56节点电力系统为例,对间歇性电源接入对系统可靠性的影响进行评估分析。算例结果表明,随着间歇性电源渗透率的增加,对系统可靠性的改善程度逐渐减少;不同接入位置的间歇性电源,对系统可靠性的改善程度也不同,需要根据系统网络结构,合理地规划间歇性电源接入位置与接入容量。将影响电力系统可靠性的因素归纳为三个方面:外力破坏、设备老化、设备检修。将电力系统设备状态的变化视为无后效性的马尔可夫过程,将设备状态划分为5个等级,考虑外力破坏、设备老化、设备检修三方面的影响,分别建立无检修和有检修情况下设备的状态转移模型。在此基础上,采用蒙特卡洛仿真算法对系统进行可靠性评估,计算常用的系统可靠性指标之一即期望缺供电量(Expected Energy Not Supplied, EENS)。最后,通过对IEEE标准系统的计算表明,设备质量和其工作环境对系统可靠性具有明显影响,这样应首先考虑通过改善设备质量和工作环境来提升系统可靠性。最后对本文所做的工作进行了总结,并指出了有待进一步研究的问题。
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