考虑大规模风力发电的电力系统静态安全评估

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随着全球能源紧缺和环境污染问题日趋严重,风电作为目前最成熟的可再生清洁能源在全球范围内迅速发展。但由于风电机组出力具有间歇性、随机性和不可控制性,风电功率注入电网会改变电网的潮流分布,大容量风电机组接入系统将会降低系统运行静态安全性。因此,研究大规模风电接入对电力系统静态安全的影响符合当前大规模风电接入系统的实际趋势,对保证电力系统的静态安全性具有重要的理论和实际意义。本文对风电接入系统的静态安全风险评估开展了一系列研究,主要研究内容如下:简述国内外风力发电现状,研究并分析了国内外学者关于风电接入系统的静态安全风险评估的研究成果;考虑含风力发电的电力系统中同步发电机出力、风机出力、负荷等不确定性因素的影响,建立了电力系统元件的数学模型;利用混沌系统的内在随机性对蒙特卡洛法产生随机数的关键步骤进行改进,提出一种基于混沌Chua系统的改进蒙特卡洛法,并验证了该方法的可行性;利用改进蒙特卡洛法计算电力系统的随机潮流,根据随机潮流的计算结果拟合各节点电压和支路功率的概率密度函数和累积分布函数,建立系统电压越限和支路过载风险评估指标,并编程实现节点电压越限和支路功率过载的可能性指标及严重度指标计算,利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)计算出各项风险指标相对于系统的权重值,定量地分析系统的静态安全风险。运用MATLAB软件编写算法程序,结合New England 10机39节点系统和IEEE118节点系统对多种风电接入系统的方案进行综合风险指标仿真计算,在计算过程中给出了节点电压越限和支路有功功率过载的可能性指标和严重度指标,以此为基础数据计算出整个系统的综合风险指标,并对各方案的综合风险指标进行对比分析。结果表明:大规模风电接入电力系统后会导致电力系统的静态安全风险增大,不同的风电接入形式对电力系统的静态安全风险影响程度不一样,系统静态安全风险水平会随着风电容量的增大而升高。本文所做研究为电力系统静态安全评估领域的研究提供了一定的参考。
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