风电场集群优化调度研究

作     者：刘伟 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘明光

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：风电调度 优化分配 整数规划 最优潮流 

摘      要：我国风力发电从2005年开始大力发展,截止2010年底,全国风电装机容量已达44.3Gw。风力发电在所有间歇式能源中,发展最快,规模最大,且仍有巨大的发展潜力。对于我国风电发展较为集中的“三北地区来说,由于风电容量迅速膨胀,其电网调度运行问题也越来越突出。目前,系统可提供的调峰容量与电网输送能力不足是风力发电并网运行的主要制约因素。通过风力发电的优化调度,可以在风电受限条件下最大限度地提高风电的利用率 本文从风力发电的基础理论开始,研究了风力发电机组的功率控制及输出特性,分析了双馈型机组功率的解耦控制及良好的无功功率输出能力。通过研究风力发电的出力特性,为风电的优化调度提供决策基础。在研究风电场的功率控制时,本文提出了基于混合整数规划的风电机组组合模型及风电场最优潮流的功率分配模型,经过将两者相结合来共同实现风电场的最优功率分配。该模型不仅使风电场输出的功率满足了调度要求,而且实现了风电场运行的最佳经济性。随后通过算例对该模型进行了检验。从计算的结果来看,经过该模型优化分配后风电场,其总出力达到了调度下发的调度指令,同时风电场总的有功损耗与总的无功损耗也达到了减少。最后研究了当风电场集群的总出力受限时,各风电场间的功率优化分配算法。针对地区是否具有风电功率预测能力,本文也提出了四种优化分配模型。通过把这四种方案应用到实际算例后,分别得到了各风电场的四种不同的发电计划,进而得到了四种方案下各风电场的实际出力。在分析了四个实际总出力及四个不同的风电损失电量后发现,基于风电功率预测的算法比共它的两种具有明显的优势,这也表明了风电功率预测对于风电调度管理具有重要的意义。 总体上来看,本文研究了不同层级的功率优化调度模型。这些方法在保证电网安全稳定运行的同时,提高了风电利用率并实现了风电场的经济运行。