基于历史气象信息的输电线路动态增容技术研究

作     者：廖欢悦 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王少荣

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：输电线路动态增容 传输容量 备用容量 架空线路 互联电网 线路温度 

摘      要：为了应对气候变化、环境污染、传统化石能源日益枯竭带来的挑战,满足社会经济发展对能源提出的更高要求,各个国家都越来越重视发展可持续的新能源。然而,随着可再生能源应用的日益普及,可再生能源的不确定性及其预测误差,给电力系统的运行调度带来了困难。近年来电力潮流变化越来越频繁,电力需求高峰期需要更高的容量,并且经济快速发展对电网安全、经济、可靠运行提出了更高要求。针对目前电力系统运行所面临的增容需求,理想化方案即增设新的输电线路,但是这一方案投资巨大,并且建设受到环境政策和土地资源短缺的限制。在过去几十年中,输电线路动态增容技术(Dynamic Line Rating)已得到了广泛关注并不断发展。输电线路动态增容技术为提高线路传输容量提供了一个切实可行的备选方案,深度挖掘了电力网络实际传输潜能,并且在不需要建设额外线路的基础上提高电力系统运行的灵活性。输电线路动态增容相关技术细节还需要继续完善,以确保应用这一技术后电力系统运行的安全性和稳定性。其中,对于输电线路动态增容的经济性评估这一方面涉及多个因素,评估困难,相关的研究文献也很少。在这一背景之下,本文提出基于历史气象信息的输电线路动态增容技术,以提高线路传输容量以及系统运行灵活性,并将这一技术应用于欧洲互联网络进行仿真验证,从技术和经济两个角度对这一技术进行了较为全面的研究。首先,本文总结了输电线路动态增容的国内外发展现状,并论述了目前这一技术应用存在的技术性难题,并指出随着技术的发展将有望攻克这些难题。随后,论文提出了关于选择架空线路输电限额的替代方法,基于历史气象信息中的恶劣天气情况,相对保守的确定了输电线路的动态传输限额。针对欧洲互联电网的简化模型进行仿真,并将这一技术应用于德国,法国,比利时,西班牙和葡萄牙的互联传输线路,讨论了应用这一技术后的对欧洲电网的影响。结果表明,输电线路动态增容技术的应用可以提高电力系统运行的灵活性,从而大幅降低负载损失,并提高间歇性可再生能源并网率。其中,为了分析输电线路动态增容技术的经济性,本文提出了基于输电线路动态增容技术确定系统备用容量规模的方法,并根据这一方法粗略的推算了应用这一技术后所需要的备用容量,并基于电价和备用容量规模的模拟结果对经济方面进行了讨论。该研究表明,提出的输电线路动态增容技术不会增加备用容量需求,其经济收益十分可观,发展前景值得期待。