区域互联电力系统最优备用模型

摘要

随着我国经济的快速发展，用电负荷持续增长，装机容量相对不足，因而在全国范围内出现了不同程度的电力不足现象。电力不足制约了各地经济的发展，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响，同时由于系统充裕度水平的下降，影响了区域互联电力系统的安全稳定运行。因而，确保区域互联电力系统保持充足且合理的备用容量是十分必要的。 本文对电力系统在各种情况下的备用容量进行了简要分析，其中重点研究了区域互联电力系统的运行情况，以备用容量最小建立了区域互联电力系统最优备用容量数学模型，此处的备用容量包括瞬时响应备用以及10分钟旋转备用、10分钟非旋转备用。 本文重点推算了多区域互联电力系统的联络线功率增量方程，以及区域互联电力系统频率偏差与区域备用容量的关系表达式。 针对问题的具体特点，运用自适应免疫遗传算法对该模型进行求解，充分考虑了频率偏差、负荷的随机波动以及区域互联系统运行的各种可靠安全约束，分别对三个独立的电力系统以及通过交直流联络线互联组成的区域电力系统进行了仿真计算，可以得到一天中24个时刻的弹性备用容量。 对三个独立电力系统的算例表明：随着电力系统规模的扩大以及装机容量的逐步增大，最优备用容量占最大负荷的比例会逐步减小，可以减小0.395％～9.366％。 对区域互联系统的算例表明：当区域系统互联时可以在一定程度上减小区域系统的备用容量，互联区域系统比各个独立系统的备用容量要减少1.036％～1.858％，节约了互联区域电力系统的成本，在一定程度上提高了区域互联系统运行的经济性。区域系统的负荷突增使区域系统的总备用容量有所增加，但是增加的幅度比较小，即负荷突增使区域系统的最小备用容量减小，最大备用容量不变，一天中的弹性备用容量有所减小。具体的说，当负荷突增量为日最大负荷的9.132％时，最小备用容量减小了36.531％；最大备用容量不变仍为848.4968MW；平均备用容量增大了0.7968％；一天中的弹性备用容量介于2.974％～10.810％之间，即减少了0.987％～2.139％；区域互联系统的总备用容量相对于预测负荷时的总备用容量有所增加，即增加了108.64MW。通过对三个独立电力系统和区域互联电力系统的仿真计算与比较分析，验证了所提模型的合理性、所提方法的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究目的与意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文主要工作

第二章电力系统备用

2.1发电机运行与备用

2.2发电机的备用成本

2.3火电为主电力系统备用

2.4水电为主电力系统备用

2.5考虑分布式发电影响的电力系统备用

2.6水火电混合电力系统备用

2.7电气元件故障下电力系统备用

2.7.1机组故障时备用

2.7.2主变故障时备用

2.7.3输电线路故障时备用

2.7.4负荷突增时备用

2.8多个电气元件故障下电力系统备用

2.8.1机组与输电线路故障时备用

2.8.2机组出力减小、负荷突增时的备用

2.8.3输电能力减小时备用

2.9小结

第三章区域电力系统备用

3.1多区域互联电力系统备用

3.2互联水电为主区域电力系统备用

3.3联火电为主区域电力系统备用

3.4水火电区域电力系统备用

3.5直流线路对备用的影响

3.6长距离互联对备用的影响

3.7弱互联对备用的影响

3.8强互联对备用的影响

3.9小结

第四章免疫遗传算法理论

4.1遗传算法的基本原理以及缺陷

4.1.1遗传算法的基本思想

4.1.2遗传算法的实现

4.1.3遗传算法的优点以及缺陷

4.2免疫优化的理论要点及其关键操作

4.3免疫遗传算法的原理及其优点

第五章区域互联电力系统的最优备用模型及其IGA的应用

5.1区域互联电力系统的最优备用容量模型

5.2免疫遗传算法在区域互联电力系统备用容量计算中的应用

5.3小结

第六章仿真计算

6.1孤立电力系统仿真

6.1.1 IEEE-新英格兰10机39节点系统

6.1.2 IEEE14节点系统

6.1.3 IEEE30节点系统

6.1.4比较分析

6.2区域互联电力系统仿真

6.2.1预测负荷时区域互联电力系统备用容量仿真计算

6.2.2实际负荷时区域互联电力系统备用容量仿真计算

6.2.3比较分析

第七章结论与展望

7.1结论

7.2后续工作展望

参考文献

致谢

附录

在学期间发表的学术论文与研究成果