电力市场环境中的优化潮流和动态稳定问题研究

论文摘要

针对我国电力市场建设和电网运行中出现的节能调度、电网输送能力不足、动态稳定问题突出等问题,对概率最优潮流、PSS为电网提供的稳定服务评估、机组同调识别和大区电网稳定分析四个问题进行研究和探索,提出新的思路和方法,主要成果有:提出一种基于三点估计的概率最优潮流算法。这种算法采用随机变量的高阶矩构造估计点,通过随机变量与目标函数之间的确定性关系对目标函数进行点估计,得到目标函数的统计特征值。所提出的算法能方便地将概率问题转化为确定性问题处理,因此可以有效利用电力系统中已有的计算资源,提高计算效率,得到的结果中包含丰富的概率信息,能更全面地揭示市场运营情况。提出用经济学的观点来看待PSS增强系统阻尼、改善系统动态品质和提高电网输送能力的作用,指出电力系统稳定器(PSS)所提供的稳定服务是一种辅助服务。提出可以用合作博弈中的Shapley值和核仁方法,评估PSS对系统动态稳定性的贡献,量化分析PSS对大型互联电网输送能力的影响。这为全面衡量励磁控制在电力市场中的价值,推动发电方改进励磁控制技术,深化电力市场改革,提供了新的思路。提出一种采用独立分量分析技术对故障后的发电机受扰轨迹进行特征提取,来识别机组同调特性的方法。与现有方法相比,这种方法不需要获得系统元件模型和参数,而是直接采用WAMS系统测量得到的发电机转速信号,利用独立分量分析进行模式识别得到分群结果。由于这种方法不需要知道机组参数,因此在市场化环境中这种方法有较好的应用前景。提出在市场化的时代背景下,西北750kV电网运行初期面临的安全稳定问题及对策。在西北电网仿真计算中引入实测励磁系统模型和参数,对结果进行分析发现西北电网动态品质和稳定水平显著上升,西北电网输送能力可以大幅度提高。研究了750/330kV电磁环网运行方式对系统安全稳定性的影响,提出在未形成坚强的750kV网架结构前,合环运行比解环方式更有利于提高西北电网输送能力和稳定水平。还提出了西北电网安全稳控系统建设目标,指出需基于广域信息,开展振荡解列装置、电网在线稳定控制系统和低频/低压减载装置的在线控制策略研究,增强西北电网安全稳定控制装置的自适应性和协调控制能力,进而实现广域控制,提高处于动态变化中的西北电网安全稳定运行水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 世界范围内电力市场的发展
• 1.2.2 中国电力市场的发展
• 1.2.3 我国电力市场发展中存在的挑战和机遇
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 最优潮流研究现状
• 1.3.2 电力市场中的博弈问题
• 1.3.3 机组同调识别
• 1.3.4 PMU在现代电力系统中的应用
• 1.3.5 西北电力市场和 750kV电网的发展
• 1.4 研究内容和创新性工作
• 第二章 概率最优潮流的点估计算法
• 2.1 引言
• 2.2 电力市场中的概率最优潮流模型
• 2.3 点估计法和概率最优潮流
• 2.3.1 一元函数的两点估计法
• 2.3.2 多元函数的三点估计法
• 2.3.3 概率最优潮流解算
• 2.4 算例分析
• 2.4.1 算例1
• 2.4.2 算例2
• 2.4.3 算例3
• 2.5 结论
• 第三章 采用合作博弈理论确定PSS对电网输送能力的贡献
• 3.1 引言
• 3.2 电力系统动态稳定和PSS提高输送能力的作用
• 3.2.1 动态稳定分析方法
• 3.2.2 PSS对提高电网输送能力的作用
• 3.3 合作博弈中的分配方法
• 3.4 算例分析
• 3.5 小结
• 第四章 基于受扰轨迹和独立分量分析的同调机群识别研究
• 4.1 引言
• 4.2 同调机群识别和失步解列判据
• 4.3 特征提取和独立分量分析算法
• 4.3.1 特征提取
• 4.3.2 独立分量分析算法
• 4.4 对受扰轨迹的特征提取和聚类
• 4.5 算例分析
• 4.5.1 算例1
• 4.5.2 算例2
• 4.6 小结
• 第五章 西北750KV规划电网稳定分析
• 5.1 引言
• 5.2 西北电网现状和750KV电网的发展
• 5.3 采用实测励磁系统参数是西北电网稳定计算的基础
• 5.3.1 仿真计算模型和参数变化情况
• 5.3.2 实测模型和参数揭示了西北电网的真实动态特性
• 5.4 电磁环网条件下西北750KV电网运行方式
• 5.4.1 西北各省际联络线断面上的电磁环网
• 5.4.2 750/330KV电磁环网条件下的系统分析
• 5.5 广域信息在西北750KV电网安全稳定控制系统的应用展望
• 5.5.1 三道防线和现阶段安全稳定控制技术的应用
• 5.5.2 安全稳定控制技术发展的新方向
• 5.5.3 西北电网安全稳控系统现状和750KV电网安全稳控系统建设目标
• 5.5.4 基于WAMS和WACS的750KV电网安全稳控系统
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作