分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響.pdf

1、由于地球資源的日漸枯竭，人們對環(huán)境的關(guān)注以及在全球范圍內(nèi)正在進(jìn)行的電力市場化改革，都促使在電力工業(yè)中引進(jìn)競爭機(jī)制，降低電力生產(chǎn)和供應(yīng)成本，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，從而使得分布式電源尤其是可再生能源類發(fā)電技術(shù)，如風(fēng)力和太陽能發(fā)電成為電力系統(tǒng)中一個新的研究熱點(diǎn)。分布式電源與大電網(wǎng)相聯(lián)，使得電力系統(tǒng)變得更加分散，用戶對大型發(fā)電廠和輸電網(wǎng)的依賴減少，同時對電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、投資、運(yùn)行、可靠性等將產(chǎn)生一系列的影響。但是由于可再生能源尤其是太陽能和風(fēng)能具

2、有隨機(jī)性變化的特點(diǎn)，它們在電力系統(tǒng)的大量應(yīng)用，對電力系統(tǒng)的影響具有隨機(jī)和不確定性。分析這類發(fā)電形式的一次能源的變化特點(diǎn)及其對電力系統(tǒng)的影響具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價值，已成為智能電網(wǎng)發(fā)展的一項(xiàng)較為重要的研究課題。
　　 本文首先根據(jù)分布式電源的成本分析，基于電力市場理論提出了一種分布式電源的規(guī)劃方法，采用基于信賴域內(nèi)點(diǎn)法的最優(yōu)潮流來求解。由于可再生能源的不確定性，風(fēng)力和太陽能輻射的準(zhǔn)確預(yù)測較難實(shí)現(xiàn)。本文第三章主要是采用系統(tǒng)辨識的

3、方法建立了Box-Jenkins模型，對5-15分鐘短時太陽輻射、逐時太陽輻射以及太陽日總輻射量進(jìn)行預(yù)測和模擬，對預(yù)測誤差進(jìn)行分析，所有的模型都通過了殘差分析和零極點(diǎn)檢驗(yàn)，具有平穩(wěn)性和適用性。并且在已建立的預(yù)測模型基礎(chǔ)上比較了卡爾曼濾波、歸一化梯度算法、具有遺忘因子的遞推最小二乘算法，建立了逐時太陽輻射量的時變參數(shù)模型，用于逐時太陽輻射量的在線預(yù)測。由于太陽能電池陣列的傾角和方位角對輸出的影響很大，因此要盡可能的選擇最佳的角度。固定式光

4、伏系統(tǒng)的最佳傾角應(yīng)根據(jù)該地的緯度、太陽能輻射狀況、年負(fù)荷特性等均衡考慮。本文第四章根據(jù)實(shí)際的太陽輻射數(shù)據(jù)擬合了地外斜面日最佳傾角和積日之間的關(guān)系、地表斜面與地外斜面日最佳傾角的關(guān)系以及地表斜面日最佳傾角和積日之間的關(guān)系，并且能夠根據(jù)多年平均日輻射量計(jì)算朝向赤道斜面日最佳傾角和任意時間間隔的最佳傾角。之后以光伏發(fā)電陣列上接收到的輻射量和太陽能電池溫度為輸入數(shù)據(jù)，建立了光伏發(fā)電站的逐時輸出功率多步預(yù)測模型，并據(jù)此建立光伏陣列的在線逐時預(yù)測模

5、型，預(yù)測效果更好，具有一定的實(shí)用性。
　　 風(fēng)力發(fā)電的輸出功率與風(fēng)電場的風(fēng)速直接相關(guān)，呈現(xiàn)出很強(qiáng)的隨機(jī)性。本文第五章利用狀態(tài)空間模型進(jìn)行短期風(fēng)速預(yù)測，選擇基于子空間方法的狀態(tài)空間模型辨識和采用預(yù)測誤差算法的模型辨識方法對風(fēng)速的逐時數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，得到PSS1模型，并選擇具有遺忘因子的遞推最小二乘算法作為風(fēng)速在線預(yù)測模型。然后采用風(fēng)電場的歷史風(fēng)速作為輸入數(shù)據(jù)，風(fēng)電場的出力作為待預(yù)測數(shù)據(jù)，建立了風(fēng)電場出力預(yù)測的Box-Jenkins模

6、型,24天的風(fēng)電場逐時輸出預(yù)測結(jié)果表明該方法在短期風(fēng)電出力預(yù)測方面具有一定的精度和實(shí)用性。
　　 本文第六章通過對大量的太陽總輻射、直接輻射和散射輻射數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)太陽總輻射和直接輻射都滿足Beta分布，而散射輻射則滿足混合高斯雙峰分布，因此建立了光伏發(fā)電系統(tǒng)的概率分布模型。而風(fēng)速的分布采用雙參數(shù)威布爾分布，文中分別根據(jù)線性最小二乘算法、極大似然法以及加性誤差和乘積性誤差的非線性最小二乘算法對風(fēng)速頻率分布的威布爾參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，通過

7、比較發(fā)現(xiàn)極大似然法的準(zhǔn)確性最高，并據(jù)此建立了風(fēng)電場的概率分布模型。之后本文根據(jù)風(fēng)電場和光伏電站的概率分布模型，提出了包含風(fēng)電和光伏發(fā)電的基于點(diǎn)估計(jì)法和Cornish-Fisher級數(shù)的電力系統(tǒng)概率最優(yōu)潮流算法。通過IEEE算例系統(tǒng)關(guān)于最大輸電能力和靜態(tài)電壓穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果表明，該方法計(jì)算精度較高，同時與蒙特卡羅方法相比具有較小的計(jì)算量。最后本文應(yīng)用點(diǎn)估計(jì)法分析了電力系統(tǒng)逐漸增加接入不同形式和不同分布的光伏發(fā)電和風(fēng)電時對電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定

8、臨界點(diǎn)的影響。結(jié)果表明在一定的滲透功率范圍內(nèi)，風(fēng)電場和光伏發(fā)電站對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)有功功率的增長是有益的，并且當(dāng)只單獨(dú)安裝風(fēng)電或光伏發(fā)電時，靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)有功功率的概率分布也與對應(yīng)的發(fā)電形式的概率分布具有近似的偏度和峰度參數(shù)。只是對于同一類型的發(fā)電，隨著其安裝位置的不同或當(dāng)時氣象條件的不同，其對系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)有功功率的概率分布的影響也有不同，尤其是接入點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓的變化會有很大的區(qū)別。這些規(guī)律的發(fā)現(xiàn)可以為電力系統(tǒng)規(guī)劃和