收藏本站
《山东大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大规模风电爬坡预警与决策研究

马欢  
【摘要】:随着全球范围内能源问题和环境问题的不断突出,寻求可持续能源作为新的电源形式变得日益迫切。风力发电作为目前发展较为成熟、开发潜力较大的一种可持续能源发电类型,近年来得到了迅猛发展,在电力系统中的渗透率不断提高。但风力发电在具有经济性和清洁性等特点的同时,风电功率固有的波动性和不确定性也给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。特别是在我国,受到风能地域分布不均衡等的影响,风电开发具有大规模高集中度的特点,增大了发生大规模风电爬坡事件的潜在可能性。风电爬坡事件呈现出强波动性和强不确定性的特点,使得电力系统在短时间内失去大量电源,严重影响有功功率平衡,对系统备用充裕性和灵活性提出更高要求的同时,也严重影响了现有风电控制措施的有效性。因此,为对风电爬坡事件对电力系统的不利影响进行准确感知和有效防控,提高电力系统在风电爬坡事件过程中运行的可靠性和经济性,针对风电爬坡预警与决策开展研究,具有重要的理论价值和迫切的现实意义。风电爬坡预警与决策的目的,是在风电爬坡事件发生之前,根据爬坡预测信息,对风电爬坡事件可能带来的危害进行分析判断,为电力系统运行人员发出相应的预警信号,并指导运行人员制定最优的控制决策方案,尽量减小风电爬坡事件的危害,提高电力系统在风电爬坡过程中的运行可靠性和经济性。本文在全面总结现有相关研究成果的基础上,针对风电爬坡事件的强波动性和强不确定性的特征,提出利用概率论、区间数学、信息差距决策理论等理论解决风电爬坡事件的风险评估、预警和协调调度决策问题,并引入场景削减技术、区间数排序等方法提高问题求解效果,通过实际算例对所提方法的有效性进行了验证,实现了理论研究与工程实际的兼顾。主要研究工作及取得的创新成果如下:1)提出了一种风电爬坡事件对系统运行充裕性的影响评估方法。在分析风电爬坡事件特征和预测现有研究成果的基础上,构建了风电爬坡事件模型,根据风电爬坡事件各要素指标的预测值建立风电功率曲线;针对风电爬坡事件及负荷预测的不确定性,引入场景削减方法,生成对应时间段的净负荷典型场景集,在保证精度的前提下减小计算量;提出了针对电力系统运行充裕性的评估指标体系,包括总体充裕度、失负荷概率和期望及缓冲失负荷概率指标,并推导了缓冲失负荷概率指标的简化计算方法;进一步根据各评估指标的数学和物理含义,划分充裕、失负荷和临界三种系统状态,通过计算各评估指标及各状态对应的概率,反映风电爬坡事件对电力系统运行充裕性的不利影响,为运行人员提供全面、准确的评估结果。甘肃电网仿真结果表明,所提出的指标体系能够从不同方面反映风电爬坡事件对电力系统运行充裕性的不利影响,为运行人员提供全面的评估结果;所提出的评估方法在满足精度的前提下,具有计算简便、耗时少的特点,能够满足在线实时滚动评估的要求。2)提出了一种风电爬坡事件多级区间预警方法。考虑现阶段风电爬坡事件预测的数据形式,采用区间数的形式描述风电爬坡事件预测的不确定性;在允许一定的系统频率偏差的前提下,分析风电爬坡事件强波动性对电力系统有功功率平衡的影响,计算采用不同的功率控制措施(一次/二次调频的自动控制、旋转/非旋转备用的调度控制和切负荷的强制控制)满足功率平衡所对应的风电爬坡幅度允许区间;进一步以此作为预警界限,划分多个预警等级,并引入区间排序方法,计算风电爬坡预测区间落在各预警等级的概率,实现为运行人员提供多级预警信息的目的。不同情形下的算例仿真分析结果及与其它方法的比较表明,所提方法能够针对不同系统、不同时刻给出相应的预警界限及各预警区间概率,物理意义明确,且简便快速,能够实现实时滚动预警,具有有效性和实用性。3)提出了基于信息差距决策理论鲁棒模型的风电爬坡事件协调调度决策方法。首先考虑到风电爬坡事件的强波动性,仅采用常规机组参与调度可能无法满足功率平衡的要求,通过分析常规机组、风电场及需求侧多个调度参与方的调度成本及约束条件,构建了追求经济性最优的风电爬坡事件协调调度模型;在此基础上,考虑到风电爬坡事件具有强不确定性的特点,引入信息差距决策理论(information gap decision theory,IGDT),分析决策者预期成本与风电功率最大允许不确定性程度之间的定量关系,并进一步建立风电爬坡最恶劣场景,基于IGDT鲁棒模型求解强不确定性背景下的调度决策问题。算例及实际系统的仿真结果表明,所提方法能够给出兼顾鲁棒性和经济性的调度决策方案。决策者可根据预期成本及对风电爬坡态势的预测结果,制定相应的决策方案。能够保证风电功率在相应的鲁棒区间范围内任意波动时,决策方案对应的成本不高于预期成本;而当实际爬坡场景更恶劣时,能够保证决策方案具有较好的经济性。
【关键词】:风电爬坡事件 不确定性 预警 协调调度决策 信息差距决策理论
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM614;TM732
【目录】:
  • 摘要17-20
  • ABSTRACT20-24
  • 第1章 绪论24-46
  • 1.1 选题背景与意义24-27
  • 1.2 风电爬坡事件相关问题的国内外研究现状27-40
  • 1.2.1 风电爬坡事件的概念及定义27-29
  • 1.2.2 风电爬坡事件的气象因素29-30
  • 1.2.3 风电爬坡事件的预测30-33
  • 1.2.4 风电爬坡事件的危害及其评估与预警33-36
  • 1.2.5 风电爬坡事件的控制决策36-40
  • 1.3 风电爬坡事件相关研究存在的问题40
  • 1.4 风电爬坡事件问题研究框架40-44
  • 1.5 论文的主要研究工作44-46
  • 第2章 风电爬坡事件对系统运行充裕性的影响评估46-66
  • 2.1 引言46-48
  • 2.2 风电爬坡事件模型48-49
  • 2.3 净负荷典型场景集的生成49-52
  • 2.3.1 负荷及常规机组不确定性的处理方法49-50
  • 2.3.2 风电爬坡事件过程中的净负荷典型场景的生成50-52
  • 2.4 运行充裕性的评估方法52-60
  • 2.4.1 运行充裕性评估指标体系52-54
  • 2.4.2 指标的数学含义和物理意义54-56
  • 2.4.3 评估指标的计算方法56-60
  • 2.5 算例分析60-65
  • 2.5.1 评估方法的有效性61-63
  • 2.5.2 常规机组爬坡速率和系统备用比例对充裕性的影响63-65
  • 2.6 小结65-66
  • 第3章 风电爬坡事件多级区间预警方法66-84
  • 3.1 引言66-67
  • 3.2 风电爬坡幅度允许区间计算方法67-74
  • 3.2.1 自动实现功率平衡68-70
  • 3.2.2 常规调度手段实现功率平衡70-73
  • 3.2.3 强制实现功率平衡73-74
  • 3.2.4 网络约束条件74
  • 3.3 计及风电爬坡幅度允许区间的预警方法74-76
  • 3.3.1 分级预警及相应对策74-75
  • 3.3.2 不同预警区间的概率表示75-76
  • 3.4 算例分析76-83
  • 3.4.1 预警结果76-78
  • 3.4.2 有效性分析78-81
  • 3.4.3 与其它方法的比较81-83
  • 3.5 小结83-84
  • 第4章 基于IGDT鲁棒模型的风电爬坡事件协调调度决策84-117
  • 4.1 引言84-85
  • 4.2 协调调度模型的建立85-94
  • 4.2.1 目标函数86-89
  • 4.2.2 约束条件89-94
  • 4.3 信息差距决策理论(IGDT)94-101
  • 4.3.1 IGDT理论的主要内容95-98
  • 4.3.2 IGDT理论与其它方法的比较98-99
  • 4.3.3 IGDT理论在电力系统中的应用99-101
  • 4.4 基于IGDT的鲁棒调度决策模型101-106
  • 4.4.1 风电爬坡最恶劣场景的建立102-103
  • 4.4.2 风电爬坡事件鲁棒调度决策模型的建立103-106
  • 4.5 算例分析106-116
  • 4.5.1 10机系统算例106-113
  • 4.5.2 甘肃电网算例113-116
  • 4.6 小结116-117
  • 第5章 结论与展望117-119
  • 附录119-120
  • 参考文献120-132
  • 致谢132-133
  • 作者在攻读博士学位期间的研究成果133-136
  • 学位论文评阅及答辩情况表136

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴鹏;朱岩;;再制造企业的回收生产决策研究[J];清华大学学报(自然科学版);2010年12期
2 程亮;周昌林;汪小京;;多种不确定因素环境下的最优产能决策研究[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2011年02期
3 荆冰彬,敬春菊;市场分析与产品设计目标决策研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);1998年01期
4 李峰,蔡文媛;固定资产的更新改造决策研究[J];重庆工学院学报;2001年01期
5 刘国龙;吴小萍;孟祥定;;基于分层模糊法的城市轨道交通规划优化决策研究[J];公路工程;2008年01期
6 李金颖,牛东晓,乞建勋;火电机组基建费用的灰色预测与优化决策研究[J];华北电力大学学报;2000年04期
7 孙永芹;孟上;孙涛;范洪达;;基于多级影响图对策的多机协同空战决策研究[J];指挥控制与仿真;2009年05期
8 崔杰生;余隋怀;周宪;苟秉宸;;基于模糊评价的产品设计方案决策研究[J];科学技术与工程;2006年14期
9 黄晓燕;曹小曙;李涛;;城市小汽车拥有及使用决策研究述评[J];地理科学进展;2012年12期
10 李兵;;装备制造企业产品定价决策研究[J];建设机械技术与管理;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 曾剑岚;陈锡尧;;关于重大体育赛事的申办制约因素分析和申办决策研究[A];第七届全国体育科学大会论文摘要汇编(一)[C];2004年
2 郑照宁;武玉英;包涵龄;;区域可持续开发的自适应决策研究[A];面向复杂系统的管理理论与信息系统技术学术会议专辑[C];2000年
3 孙瑛;马宝龙;李金林;;军民融合背景下科技创新项目特点及其投资决策研究[A];中国工程科技论坛第123场——2011国防科技工业科学发展论坛论文集[C];2011年
4 孙东川;;劳改系统的规划与决策研究[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年
5 陈志祥;刘叶霞;;基于FART技术的合同制造生产任务分配决策研究[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
6 ;基于风险管理的毕业生行为决策研究[A];中国系统工程学会第十八届学术年会论文集——A06相关学科与系统工程方法[C];2014年
7 李景华;朱尚伟;;资源地租决策研究[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王映;政府决策研究课题将公开招标[N];河南日报;2007年
2 首都社会经济发展研究所所长、研究员 王鸿春;把握推进决策研究的关键环节[N];人民日报;2012年
3 王映;不断提高决策研究水平 深入开展重大战略问题研究[N];河南日报;2007年
4 杨雯 姜志萍;致力于环境与发展领域的综合决策研究[N];科技日报;2005年
5 北京决策研究基地首席专家 研究员 王鸿春;决策应用研究“五要”[N];北京日报;2012年
6 龚红果;团市委首次参与省委重大决策研究[N];湘潭日报;2006年
7 首都社会经济发展研究所所长、研究员 王鸿春;决策研究要瞄准“躲不开、绕不过”的难题[N];北京日报;2011年
8 记者 潘燕通讯员 陈宝玲;我市将建政府重大决策专家咨询制度[N];郑州日报;2008年
9 本报记者 冯正军;诚信危及生存 民营医院拟联手自救[N];第一财经日报;2005年
10 自治区科技厅政策法规与体制改革处 自治区专家顾问团办公室 新疆科技政策研究所 供稿;决策研究与咨询空前活跃作用凸显[N];新疆科技报(汉);2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 马欢;大规模风电爬坡预警与决策研究[D];山东大学;2017年
2 赵静;模糊环境下替代产品定价决策研究[D];天津大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐琳;基于有限理性的施工方案决策研究[D];东北林业大学;2015年
2 康毛毛;两个不相关因素的一次性决策研究[D];山西大学;2015年
3 何诚诚;社会化商务消费者的信任转移及行为决策研究[D];大连理工大学;2015年
4 倪燕;考虑伤员受伤程度的应急医疗资源分配优化决策研究[D];东南大学;2015年
5 王柳青;考虑两阶段信用支付的折损产品订货决策研究[D];东南大学;2015年
6 杨超;基于不同金钱崇拜水平的跨期决策研究[D];贵州师范大学;2016年
7 罗婧;中国内地游客赴港旅游购物决策研究[D];华侨大学;2016年
8 李金颖;火电机组基建费用的灰色预测与优化决策研究[D];华北电力大学;2001年
9 郭蕾;企业安全经济行为决策研究[D];首都经济贸易大学;2005年
10 徐振强;石化集团公司国际石油合作决策研究[D];大连理工大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026