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分布式资源与电网相互作用的机理及其协同调度技术的研究

李文升  
【摘要】:能源危机和气候恶化使得包括风力发电、沼气(污水沼气、垃圾沼气)发电、光伏发电及其它可再生性绿色电源(间歇性电源)在内的可再生能源的开发迅速发展。可再生能源的间歇性使得原来只在负荷侧存在随机不确定性的电网的发电侧也出现了随机波动性。规模化新能源电力的利用需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现供需平衡,从而使得电网面临新的挑战。风力发电、沼气(污水沼气、垃圾沼气)发电、光伏发电及其它可再生性绿色电源(间歇性电源)的发展已成为当前社会追求可持续发展的重要举措,被国内外提升到高度战略层面。据我国新能源振兴规划草案,到2020年,风电、太阳能发电装机容量将达1.5亿千瓦以上,可再生电源发展亦呈现出前所未有的趋势。风光等可再生资源必将大规模涌入电网,使电网架构悄然、渐进的改变,由此使现有电网调控手段面临威胁和挑战。 面对已经出现或即将出现的新的问题和挑战,电网调控手段必须改变,需要加强对风电、光伏等新能源的管理,消除电网调度的盲区,解决资源互补、时空关联、分布与集中的矛盾,实现智能电网调度管理平台上多资源的互补协同利用,改变电力的生产、分配和使用方式。实现对新能源各状态量的时间、空间全景可观测,实现可再生能源发电并网的协同调度,以及智能电网调度管理平台上多种资源的优化配置。 研究分布式资源与电网相互作用的机理及其协同调度技术,侧重研究在小火电,风电、沼气(污水沼气+垃圾沼气)发电,光伏以及电动汽车储能设备等分布式资源接入电网的情况下,如何实现分布式资源的合理配置,研究分布式资源协同调度系统,实现储能主动负荷调度,利用间歇式、可再生能源之间以及与主网的储能装置之间的互补性与协同性,增强电网对间歇式电源的消纳能力,减小电网负荷曲线的峰谷差,提高电网运行的经济性。本文主要工作如下: 1.研究分布式资源特性。结合现场具体情况,对风力发电,光伏发电,沼气(污水沼气+垃圾沼气)发电以及电动汽车电池分布式储能的规律进行研究。掌握风电场、光伏发电、沼气(污水沼气+垃圾沼气)发电的出力规律,同时掌握电动汽车电池充放电的规律,为协同调度功能提供数据支持。 2.研究分布式资源与电网相互作用的机理,并且对多时间尺度滚动预测机制调度模型和储能有功分配进行了研究。分析了接入新能源发电对电网的负荷特性、调度自动化、配电网规划运行、电能质量、保护等方面的影响。结合现场调度实际情况,提出了多时间尺度调度模型。利用多时间尺度的调度实现了调度的滚动更新,提高了调度的精度。根据可再生能源发电预测和负荷预测制定储能充换电站的有功调度计划,并进行滚动修正。储能子站对站内各时段有功可调度容量上限进行预测,并将预测结果上传至主站储能调度计划子系统,作为储能计划优化模型的约束条件。储能调度计划给出各时段电网需调度的储能充放电功率,这一功率需要在各个储能站之间分配,有功分配按照储能站可调度容量占全网储能可调度容量比例进行分配。 3.建立分布式资源协同调度管理系统。分布式资源协同调度管理系统与调度综合数据平台建立接口,实时采集小火电,风电、沼气(污水沼气+垃圾沼气)发电,储能电动汽车充换电站等分布式资源的有功功率。实现与调度综合数据平台的通信功能,对各种分布式资源的内在规律进行了研究,从而测试分布式资源协同调度管理系统的各项功能。


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