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风电高渗透率电力系统的暂态稳定性风险评估与控制

梁立龙  
【摘要】:风电是可再生的清洁能源,对缓解能源危机和保障全社会的可持续发展具有极其重要的作用。但是随着大规模风电接入电网,风电的随机性和不确定性对电力系统的安全运行,尤其是电力系统的暂态稳定性造成了很大影响。如何有效准确的评估这种影响是急需解决的问题,本文着眼于该问题,从风险的角度对大规模风电接入电力系统的暂态稳定性进行了研究。首先,本文针对风电场风速的不确定性,基于风险理论提出了用于评估电力系统暂态稳定性的风险指标。该指标考虑了风速的概率分布特性、线路故障的事故概率模型和事故引起的严重度后果三方面的因素,在计算事故引起的严重后果方面,本文提出用电力系统的暂态稳定裕度来表征。同时本文将K-means聚类分析应用到本文的风险评估中,对风险进行有效分类。算例仿真结果表明本文建立的风险评估方法有效反映了含大规模风电的电力系统暂态稳定性,相对于以往的只考虑暂态后果的暂态稳定分析方法更加准确,更能反映实际情况。其次对风速相关性对电力系统暂态稳定性的影响进行了研究。本文将Copula理论应用到风速的相关性研究,建立了基于Copula函数的相关性风速及概率分布模型。该方法首先将风速从威布尔分布空间变换到均匀分布空间,然后利用Copula函数变换到联合分布空间,通过给定的相关系数求出各个风电场的边缘分布,最后利用威布尔分布的逆函数得到了具有相关性的风速序列。在单一风速暂态风险指标的基础上建立了全系统的暂态风险指标。算例仿真表明,系统的暂态稳定性随着相关系数的增大而降低。同时随着风电场渗透率的增加,风速相关性对系统暂态稳定性的影响越来越大。最后本文针对系统的暂态稳定风险,采用调整常规机组机械功率来预防控制,降低系统风险。在寻找调整量的过程中,将轨迹灵敏度技术应用到暂稳分析,建立了风险指标对常规机组机械功率的灵敏度,通过灵敏度的正负及大小快速调整。该方法建立了系统的轨迹灵敏度方程,通过时域仿真得到了角速度、功角等的轨迹灵敏度,进而求得风险的轨迹灵敏度。算例仿真验证了通过所提出的风险指标灵敏度快速调整常规机组机械功率的有效性。


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