考虑随机故障的离网型微电网灵活性评估及多目标优化运行

摘要

近年，随着电力需求的增长和化石能源环境问题的日益凸显，风电和光伏由于其资源丰富、清洁无污染等优点在世界范围得到了快速发展和应用。由于风电和光伏出力的随机性和间歇性，二者并网后使得电网净负荷的波动性增加，对电力系统灵活性提出了严峻挑战。微电网作为可再生能源分布式接入电网的重要途径，其优势的发挥很大程度上决定于其对已接入风电和光伏发电的消纳能力，特别是微电网离网运行时不能与主网进行功率交换，灵活性问题显得尤为突出。因此，评估离网型微电网的灵活性，提升其灵活性，对于微电网的安全可靠运行尤为重要。本文以考虑设备随机故障影响的离网型微电网灵活性评估及优化运行为研究对象，主要研究内容如下：
　　首选，对比分析了电力系统灵活性和可靠性，发现二者具有较强的相关性，通常，灵活性的提高可以带来可靠性的提升，可靠性越高的系统灵活性越好。基于经济最优机组组合研究了发电系统灵活性评估模型和算法，并分析了机组爬坡率和时间尺度等对系统灵活性的影响。
　　针对离网型微电网不能与主网进行功率交换，灵活性问题突出的特点，提出了考虑设备随机故障影响的离网型微电网灵活性评估模型。首先，分析了离网型微电网灵活性的主要影响因素，包括：系统可调度容量、功率预测误差、元件随机故障和储能设备的运行策略等，然后在离网型微电网最优经济调度的基础上，采用时序Monte Carlo模拟法抽取元件故障序列，根据元件运行状态动态修正系统的可调度容量及调整后续运行策略，并计及元件故障带来的出力调整需求，在给定模拟年限内进行时间抽样，通过对比抽样时刻的可调度容量和出力调整需求，求出系统的灵活性不足概率和灵活性不足期望。算例分析表明，设备随机故障、风光接入比例、柴油机爬坡率和储能容量会影响系统的灵活性水平，其中灵活性对风光接入比例的变化较为敏感，当接入比例超过一定阈值后，系统灵活性水平会显著下降。
　　当前，针对微电网日前调度的研究大多从运行费用最小的角度出发，或兼顾环境污染成本和可靠性惩罚费用，没有考虑到运行过程中的灵活性问题，而离网型微电网的运行灵活性对保证连续可靠供电和减少弃风弃光至关重要。为此，本文提出了同时考虑经济性、可靠性和灵活性的离网型微电网多目标日前优化调度模型，使用隶属度函数将多目标优化模型转化成单目标问题，并采用自适应变异粒子群算法进行求解。算例分析表明，考虑功率预测误差可以获得灵活性更优的调度策略，但由于误差本身较小，所以对优化结果的影响不明显；随着灵活性时间尺度的增加，最优调度策略的灵活性提升明显，而经济性和可靠性的变化较小。

目录

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 电力系统灵活性研究现状

1.3 离网型微电网灵活性研究现状及意义

1.4 离网型微电网优化运行研究现状

1.5 本文主要研究内容

2 发电系统灵活性评估

2.1 引言

2.2灵活性评估指标和可靠性评估指标

2.3电力系统灵活性与可靠性间的区别与联系

2.4发电系统灵活性评估模型及方法

2.5算例分析

2.6本章小结

3考虑设备随机故障的离网型微电网灵活性评估

3.1 引言

3.2 离网型微电网主要组成单元数学模型

3.3考虑设备随机故障的离网型微电网灵活性评估模型及算法

3.4算例分析

3.5本章小结

4 考虑灵活性的离网型微电网多目标日前优化调度

4.1引言

4.2考虑灵活性的离网型微电网多目标日前优化调度模型

4.3 算例分析

4.4 本章小节

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A．作者在攻读硕士学位论文期间参加的科研项目

B．作者在攻读硕士学位论文期间取得的学术成果