【摘要】： 随着风电比重的不断攀升,电网调度将面临新的困难和压力。现有电力系统调度以电源的可控性和负荷的可预测性为基础。当风电并入电网后,一方面,风电源的输出功率具有较高的随机性和间歇性,这影响了风电源的可预测性;另一方面,越来越多的小型风电源将分布于配电网中,相对分散自治,这又影响了风电源的可控性。因此,必须有针对性地对风电系统调度和控制方法进行研究。 为此,就风电接入输电网和配电网两种情况,从如何协调风电机组与常规机组、如何与现有电力系统调度接轨、如何适应不同自动化水平、如何兼顾系统运行需求等角度展开研究,提出了两种具体的调控策略和一种负荷分配方法,丰富了风电系统调度和控制技术。 首先,针对风电源接入输电网的情况,提出了基于电气剖分信息的风电系统有功调度的二层结构控制策略,即在在线调度周期内借助系统内常规发电机组的配合对预调度周期内的发电计划进行校正,以及在自动控制时间级内通过与风电机组紧密关联的AGC机组的实时偏差控制跟踪风电机组的实时功率波动的策略。风电有功调度与控制的关键是如何合理地调动相关非风电机组的协调配合作用。在具体实现时,利用与风电机组、相关非风电机组及其供电负荷等有关的网络源流路径电气剖分信息,计算非风电机组参与发电计划校正的功率调整因子以及紧密关联AGC机组参与风电实时功率波动控制的负荷分配因子。算例分析表明,利用该策略能够使系统中非风电机组较好地跟踪负荷功率及风电机组输出功率的变化和波动。 其次,针对风电分布于配电网的情况,提出了兼顾系统调频需求的分布式风电分散自治调控策略,使风电的充分自治转变成兼顾系统调频需求的有限自治。将风电机组调控区划分为并网控制区、正常调控区、异常调控区、紧急调控区和脱网控制区,并给出了异常调控、紧急调控和故障调控三种新型调控模式。算例分析表明,该策略能使风电机组较好地兼顾系统调频需求,在一定程度上给予系统积极支持。 最后,在现有风电运行导则基础上,针对前一部分研究,提出了新型的配电系统风电有功负荷分配方法。以馈线为基本控制单元,综合考虑了《中华人民共和国可再生能源法》的相关规定和风电运营商的经济利益,并根据系统频率和风电容量比重对风电系统有功负荷分配的条件进行判定。当满足负荷分配条件时,由馈线终端单元制定负荷分配方案,并向馈线下的风电机组下发分配指令。具体制定负荷分配方案时,针对不同自动化水平的配电馈线制定了不同的分配方法,即自动化水平不高时的按风电机组容量比例的分配方法和自动化水平较高时的按馈线潮流分布的分配方法。算例分析表明了这两种方法均能较好地兼顾系统运行需求,是正确可行的。 本文工作得到国家自然科学基金项目(项目编号:50477008)、高等学校博士学科点专项科研基金项目(项目编号:20040213031)和黑龙江省自然科学基金项目(项目编号:E0326)的资助。摘要4-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-19

1.1 本课题的研究目的和意义10-12

1.2 国内外风电相关课题的研究现状12-16

1.2.1 风力发电发展现状及前景12-13

1.2.2 风力发电技术研究现状13-14

1.2.3 风力发电并网对系统影响的研究现状14-16

1.2.4 包含风电源的电力有功调度与控制的研究现状16

1.3 相关研究格局和展望16-17

1.4 本文的主要工作17-19

第2章 风电源接入输电网时的系统有功调度与控制策略19-35

2.1 引言19-20

2.2 输电网中风电有功调度与控制的总体思路20-23

2.2.1 网络源流集合划分21-22

2.2.2 输电网中风电有功调度与控制的基本思想22-23

2.3 顶层调度发电计划修正23-28

2.3.1 机组输出功率校正初案23-24

2.3.2 机组输出功率越限时的调整24-26

2.3.3 线路传输裕量校验与阻塞调控26-27

2.3.4 输电网中风电有功调度算法流程27-28

2.4 底层实时控制策略与实现28-30

2.5 算例分析30-34

2.6 本章小结34-35

第3章 兼顾系统调频的配电网风电有功调控策略35-49

3.1 引言35-36

3.2 风电机组常规自治控制对系统调频的不利影响36-38

3.3 新型风电调控策略的总体思路38-42

3.3.1 新型风电调控策略的基本思想38-40

3.3.2 风电机组调控区的划分40-41

3.3.3 风电机组调控模式及选择41-42

3.4 具体调控方法42-44

3.4.1 异常和紧急调控模式42-44

3.4.2 故障调控模式44

3.5 算例分析44-48

3.6 本章小结48-49

第4章 配电馈线下的风电有功负荷分配策略49-61

4.1 引言49-50

4.2 风电有功负荷分配策略的基本思想50-53

4.2.1 风电系统负荷分配的条件50-51

4.2.2 风电系统负荷分配方案的基本思想51-53

4.3 风电机组容量比例分配方法53-54

4.4 馈线潮流分布分配方法54-56

4.5 算例分析56-59

4.6 本章小结59-61

结论61-62

参考文献62-72