支撑源荷平衡的电网结构调度研究

作     者：蒋佳音 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩学山

授予年度：2018年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电网结构优化 经济调度 最优潮流 互联电网 可再生能源 

摘      要：建设高质量发展的现代经济体系,迫切要求能源变革,大力发展和应用清洁新能源。目前,电源侧清洁新能源发电占比日趋增加,如山东电网日均新能源电量占比已经达到约15%,能源利用结构已经并将不断变化;负荷侧多元化发展,主动负荷不断涌现态势将持续快速增长;电力系统源、网、荷间关系已经发生较大变化且日益复杂,调控运行面临的各类不确定性因素显著增多。在此背景下,电力系统中源荷不平衡矛盾更加突出,网络传输能力及电压支撑水平面临严峻考验,在固定电网结构下进行经济调度决策的局限性逐渐显现。为支撑源荷平衡,有必要充分发挥电网灵活运行的能力,实现由发电跟随负荷向源、网、荷协同互动的转变。本文围绕电网结构调度,将输电线运行状态决策纳入经济调度问题中,以电网结构优化主动配合源荷间的平衡,通过电网结构调度,提高系统经济性、灵活性,提升可再生能源接纳水平。本文主要研究内容如下:首先,基于输电系统中的“非同调现象,阐述在经济调度问题中考虑电网结构优化决策的理论基础和重要意义;以传统经济调度模型为基础,分别在直流潮流和交流潮流条件下,构建考虑输电网结构优化的经济调度模型,并采用算例对两者的决策结果进行对比分析,探究无功电压对电网结构优化决策结果准确性和可行性的影响。其次,顺应全球能源互联网发展趋势,提出互联电网条件下考虑电网结构优化的经济调度分解协调模型及算法。采用母线撕裂法对互联电网进行切分,将互联电网优化问题分解为相对独立又相互牵制的区域优化子问题;各区域同步且独立进行经济调度决策,优化自身电网结构;区域间通过交替方向乘子法进行协调。该方法可在仅交换边界信息的前提下形成区域间协同及系统整体运行的经济性。最后,在可再生能源发电大规模并网条件下,源荷平衡对系统无功电压调节能力提出了更高要求,对此,提出计及可再生能源无功电压调节特性的电网结构优化经济调度模型。在对可再生能源发电无功电压特性详细建模的基础上,基于交流潮流建立了含风、光电源的输电网结构优化经济调度模型,采用遗传算法与非线性规划内点法进行组合求解,决策结果有利于提高可再生能源消纳水平。