含風(fēng)電場及電動汽車的電力系統(tǒng)安全性評估與控制研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題是當(dāng)前世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。在我國，為實(shí)現(xiàn)國家‘節(jié)能減排’的既定目標(biāo)，電力行業(yè)在發(fā)電側(cè)大力發(fā)展各種可再生能源發(fā)電，朝著電能生產(chǎn)的“低碳化”、“零排放”方向邁進(jìn)；在負(fù)荷側(cè)則提倡利用新型電驅(qū)動裝置以取代基于傳統(tǒng)化石能源的各類用能負(fù)荷，由此導(dǎo)致大型風(fēng)電場和電動汽車得到快速發(fā)展。不確定性是風(fēng)電和電動汽車的共有特點(diǎn)，風(fēng)電場出力取決于風(fēng)速的變化，具有明顯的間歇性和波動性；而電動汽車作為一種新型負(fù)荷，與交通出行規(guī)律息息相關(guān)，可隨時隨地接入

2、電網(wǎng)進(jìn)行充電。隨著二者在電力系統(tǒng)中滲透率的不斷提高，隨之產(chǎn)生的大量不確定性因素給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了諸如電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定等諸多問題，本文主要研究包含風(fēng)電場和電動汽車的電力系統(tǒng)的安全性評估與控制方法，主要工作分為如下幾個方面：
　　1、對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定安全域求解方法加以改進(jìn)，以適于含間歇性可再生能源發(fā)電(如風(fēng)電場)入網(wǎng)后電力系統(tǒng)在線安全監(jiān)控的需要。主要工作包括如下兩部分：
　　1)傳統(tǒng)利用一個超平面來近似表達(dá)系統(tǒng)安全域

3、邊界的方法，在計算速度和精度上都不能很好滿足系統(tǒng)在線監(jiān)控的需求，為此給出一種通過對運(yùn)行點(diǎn)實(shí)施微擾以獲得割集電壓穩(wěn)定域(CVSR)局部邊界的新方法。首先利用潮流追蹤，確定對割集每條支路潮流影響最大的發(fā)電機(jī)-負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對，通過對其實(shí)施控制以實(shí)現(xiàn)對每條支路潮流增、減雙向的精確微擾；然后利用微擾后的運(yùn)行點(diǎn)，確定系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定臨界點(diǎn)，進(jìn)一步得到CVSR邊界在增、減兩個擾動方向上的局部近似邊界；最后，通過平移和加權(quán)處理，得到CVSR局部邊界的精確結(jié)果

4、。利用多個系統(tǒng)的驗證結(jié)果表明，所給方法可有效降低CVSR邊界的擬合誤差。
　　2)結(jié)合微擾法的思想，給出一種包含風(fēng)電場的注入空間靜態(tài)電壓穩(wěn)定域(IVSR)局部邊界求解新方法，用于風(fēng)速難以準(zhǔn)確預(yù)測情況下系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的分析與在線安全監(jiān)控。首先，利用潮流追蹤與雙層調(diào)度模型獲得與風(fēng)電場緊密關(guān)聯(lián)的調(diào)控機(jī)組，用以平衡風(fēng)速變化所引起的風(fēng)電場輸出功率的波動；進(jìn)而，利用模態(tài)分析獲得關(guān)鍵發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，用于IVSR的有效降維；最后，對可能的風(fēng)速和風(fēng)電場

5、輸出功率區(qū)間進(jìn)行分段并行計算，并通過定向微擾來獲得對應(yīng)風(fēng)速下的IVSR的局部邊界。利用多個系統(tǒng)驗證表明，該方法可快速獲得不同風(fēng)速下IVSR的局部邊界，可用于包含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)在線電壓穩(wěn)定監(jiān)控，具有很好的工程應(yīng)用前景。
　　2、對電動汽車的建模和電動汽車對電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響進(jìn)行了初步研究，目的是尋求相關(guān)分析理論與控制技術(shù)，為未來大量電動汽車入網(wǎng)運(yùn)行提供技術(shù)支持。主要工作包含如下兩部分：
　　1)結(jié)合智能交通領(lǐng)中的Origin

6、-Destination分析(O-DAnalysis)理論，建立一種電動汽車時空分布模型(SpatialTemporalModel,STM)，用于對高電動汽車滲透率下的電網(wǎng)供電安全性進(jìn)行評估，可有效分析電動汽車充電負(fù)荷在時間和空間上的分布特性對電網(wǎng)運(yùn)行的影響，對指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃、升級與改造具有指導(dǎo)意義。
　　2)在Vehicle-to-Grid(V2G)環(huán)境下，對比分析了利用電動汽車進(jìn)行電網(wǎng)安全輔助服務(wù)的四類常用形式，Aggregat

7、or、VirtualPowerPlant(VPP)、MicroGrid和EnergyHub，分析利用電動汽車進(jìn)行電力系統(tǒng)一次調(diào)頻的可能；在此基礎(chǔ)上，提出一種基于V2G技術(shù)的電動汽車電壓緊急控制策略，利用風(fēng)電場和電動汽車之間的互補(bǔ)特性，通過施加控制以改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。
　　3、對含有間歇性注入的電力系統(tǒng)的斷面潮流控制方法進(jìn)行了深入研究，尋求斷面潮流精準(zhǔn)控制技術(shù)，以提高運(yùn)行人員對系統(tǒng)的駕馭能力。主要工作包括如下兩部分：
　　

8、1)給出一種基于直流潮流靈敏度的割集斷面潮流定向控制新方法：首先，利用直流潮流確定系統(tǒng)中不同發(fā)電機(jī)與斷面各支路之間的相關(guān)系數(shù)，從而獲得斷面潮流控制所需發(fā)電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子表(GSDF)；進(jìn)而，根據(jù)斷面潮流定向控制的需要，利用GSDF信息，并通過非線性優(yōu)化過程確定斷面潮流的調(diào)控方案。該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)對斷面總潮流的準(zhǔn)確控制，同時可兼顧各支路潮流不同變動目標(biāo)的定向要求，具有很好的工程應(yīng)用前景。
　　2)針對線性化直流潮流無法考慮