含风电的电力系统备用决策及小扰动随机稳定分析

【摘要】风力发电是开发利用可再生清洁能源的主要形式。大力发展风电对优化能源结构、实现能源供应多元化、应对气候变化、保护生态环境具有非常重要的意义。大规模、集中开发,远距离、高电压输送是我国风电发展的主要特征。与常规电源的可调可控相比,风电机组的调节能力弱且其出力具有随机波动性,大规模风电接入给电力系统的安全稳定运行带来很大影响。传统的基于确定性状态方程的稳定性分析方法在解决风电随机波动引发的稳定问题时受到局限,有必要借助随机微分方程和随机稳定理论对风电接入后的电力系统稳定性进行系统研究。而目前这方面的研究还很薄弱。本文针对风电随机性进入电力系统状态方程的不同层面,有针对性地对含风电电力系统的运行优化和小扰动随机稳定机理展开探索研究：针对风电不确定性给系统运行平衡点带来的影响,研究风电不确定性建模和含风电电力系统的备用和调度决策模型；以风电机组随机动态建模为突破口,基于随机微分方程理论研究随机激励和随机系数下的电力系统小扰动随机稳定性建模及分析方法。研究旨在将电力系统稳定性建模和分析方法拓展到随机空间下。具体的研究内容及成果如下：1.基于场景法对风电功率的不确定性进行了建模研究。针对传统场景缩减算法无法有效处理海量初始场景的问题,提出了一种基于粒子群优化算法的改进场景缩减方法。该场景缩减算法的寻优空间是整个初始场景集,但粒子迭代寻优时的速度更新仅与自身之前的最优位置及粒子群中和其Kantorovich距离最小的粒子有关,相比传统算法,寻优时不需要对初始场景集进行遍历,计算耗时大大减少,从而有效解决了海量场景的缩减问题,为进一步的含风电电力系统优化调度研究打下了基础。2.针对风电出力不确定性对系统运行平衡点的影响,研究了含风电电力系统的备用决策和调度问题。基于故障场景集提出了一种综合反映电源、负荷不确定性的可靠性指标,并推导了风电接入后系统备用需求的量化表达式,进而建立了含风电的电力系统发电和备用协调优化模型。利用该模型,不仅可以得到系统每个时段所需的运行备用总量,还可得到每个时段机组间的最优发电和备用分配方案。通过算例仿真验证了模型的有效性。所提方法很好地解决大规模风电接入后备用容量的量化和分配问题,给出的优化调度方案,为计算系统稳态运行平衡点提供了依据。3.在梳理随机微分方程及随机稳定理论的基础上,研究了受随机激励影响的电力系统小扰动随机稳定机理。将异步风机机械功率视为随机过程,基于Ito随机微分方程建立了随机激励下的异步风力发电机动态模型,该模型克服了Riemann积分无法处理被积函数中随机项的局限,将电力系统的动态模型由确定性的常微分方程框架拓广到了随机微分方程框架下；在此基础上提出并证明了系统随机均值稳定和均方稳定的判据；并进一步推导得到了系统小扰动响应过程期望和方差的计算方法。推导得到的系统状态变量统计特征解析表达式准确地描述了随机激励下系统的动态过程。论文还通过数值方法进行了仿真验证,证明了所提分析方法的有效性和合理性。4.研究了考虑随机系数的电力系统小扰动随机稳定机理。进一步考虑风机随机功率波动与系统其它电气量之间的耦合作用导致的状态方程系数的随机性,建立了基于Ito随机微分方程的含随机系数的系统动态模型；应用Ito公式将该系统的随机均方稳定性问题转化为确定性系统的均值稳定性问题,利用Lyapunov函数证明了这种系统的随机均方稳定判据；之后结合电力系统随机参数灵敏度分析方法得到了系统随机稳定概率的计算方法；并通过算例仿真验证了所提方法的合理性和有效性。该方法可有效且快速的计算有随机系数的电力系统稳定概率,其本质是解析的,虽然结果保守,但方法严谨可靠,且计算量较小。
【作者】元博；
【导师】周明；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】风电；优化调度；随机微分方程；随机激励；随机系数；小扰动随机稳定；

【参考文献】
[1]赵劲杉.论企业活力塑造[D].中国海洋大学,企业管理,2003,硕士.
[2]秦国柱.网络教育能否取代传统教育[N].中国教育报,2001-06-17004.
[3]张霞.基于ARM的测试系统手持终端的设计与实现[D].中北大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[4]吕蒙蒙.油画创作中藏族题材的研究[D].江苏师范大学,美术学,2013,硕士.
[5]张振超.高速铁路有砟道床二维离散元数值模拟[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.
[6]吴绪亮.中国基础设施产业的私人参与和亲贫规制[D].东北财经大学,西方经济学,2003,硕士.
[7]黎曼.三弦独奏曲—《舞幻》的演奏艺术特征[D].天津音乐学院,音乐（专业学位）,2013,硕士.
[8]岳艳花,韩鹏献,董杉木,张克军,张传健,商超群,崔光磊.纳米结构的过渡金属氮化物复合物储能材料[J].科学通报,2012,27:2561-2569.
[9]王薇.基于ANSYS的整体式轮槽精铣刀强度分析与优化[D].兰州理工大学,机械制造及自动化,2013,硕士.
[10]史登跃.I/ASeries控制系统在蒸发工段的成功应用[J].冶金自动化,2004,01:74.
[11]王向阳.基于有限温度下高阶柯西—玻恩准则的低维碳纳米材料及红细胞膜有限变形研究[D].大连理工大学,2013.
[12]李宇昂.机会网络中基于计划的路由机制研究与改进[D].广东工业大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[13]王四笔.我国区域金融发展对中小企业资金使用效率的影响研究[D].山西财经大学,统计学,2014,硕士.
[14]季婷.公共政策执行过程中社会公正问题研究[D].湖北大学,行政管理,2011,硕士.
[15]宋千秀.新生代农民工就业权利意识内部差异性研究[D].首都经济贸易大学,劳动经济学,2014,硕士.
[16]张天俊,刘清珍.数字图书馆与终身教育[J].科技情报开发与经济,2001,06:5-6.
[17]迟凯.基于认知的Ad Hoc网络路由技术的设计与实现[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[18]刘文.基于四氧化三铁纳米材料与碳材料复合物的磁性催化剂的合成及其应用[D].华东交通大学,2012.
[19]布伦.复方鳖甲软肝方对自发性高血压大鼠左室重构影响的实验研究[D].第四军医大学,内科学,2004,硕士.
[20]刘泽洋.中国对外直接投资对国内技术进步的影响[D].吉林大学,国际贸易,2014,硕士.
[21]姚迪.基于ASP.NET的化妆品商店管理系统的开发与设计[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[22]李刚.我国风险投资及其比较研究[D].武汉理工大学,产业经济学,2003,硕士.
[23]魏争.论法治社会中公民意识的培养[D].陕西科技大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[24]徐征,宋丹丹,赵谡玲,张福俊,占红明,袁广才.OLED、柔性、透明化显示技术及有机发光材料的发展和挑战[J].现代显示,2009,06:5-10.
[25]朱曼.基于灰色理论的四川省林业产业结构研究[D].北京林业大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[26]赵谦.基于Petri网的ASIP流水线研究[D].武汉纺织大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[27]束远光.人道主义干涉下的国际人权保护研究[D].黑龙江大学,国际法学,2013,硕士.
[28]张宇.论小股东利润分配之诉[D].北方工业大学,法律,2014,硕士.
[29]吴庆祥,BellDavid.可移动机器人的马尔可夫自定位算法研究[J].自动化学报,2003,01:154-160.
[30]刘元坤.工程区域岩体应力分析与研究[D].武汉理工大学,岩土工程,2003,硕士.
[31]李茜.小城镇器乐音乐教学发展探析[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[32]孙楠楠.大豆疫霉3-磷酸磷脂酰肌醇在致病过程中的功能分析[D].南京农业大学,植物病理学,2013,硕士.
[33]罗小燕.基于乘客感知需求的地铁座椅设计研究[D].西南交通大学,艺术设计,2014,硕士.
[34]浦定一.农药水性化制剂的发展[J].广东化工.2000(06)
[35]包旖南.二十世纪六、七十年代中国音乐思潮中的王建中钢琴创作[D].内蒙古师范大学,音乐学,2011,硕士.
[36]杨雪琴.甘肃省金昌市新农村老年人生活现状研究[D].兰州商学院,数量经济学,2014,硕士.
[37]吕泉,武亚光,李卫东.基于SP/A理论的发电商报价决策模型[J].电力系统自动化,2006,04:29-34.
[38]荣新.鲁西南丧葬纸扎研究[D].山东大学,文艺学,2014,博士.
[39]席宇平.住房获得与新生代农民工的城市融入[D].湖南师范大学,社会学,2014,硕士.
[40]郑加香.PAQLQ在儿童哮喘管理中的应用研究[D].山东大学,儿科学（专业学位）,2013,硕士.
[41]吕璐璐.从奈达功能对等看李剑波、陆承毅译本《女勇士》[D].郑州大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[42]王关怀.湖南省农村公共体育服务供给现状及对策[D].湖南师范大学,体育人文社会学,2014,硕士.
[43]邵明国.钨酸铅晶体的生长及光学性能研究[D].温州大学,应用化学,2012,硕士.
[44]汪毅.面向零售业客户关系管理的数据挖掘模型研究[D].湖南大学,2003.
[45]王彬.中国古典诗歌中的浣女意象研究[D].广西师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[46]余剑翔.海巡船综合网络系统及模糊控制的研究[D].大连海事大学,2006.
[47]阎九喜,程兆林.时变广义系统线性二次最优控制[J].自动化学报,1995,05:537-544.
[48]鞠文平.交互式语言教学在英语口语教学中的运用[D].南昌航空大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[49]王伟.西安市雁塔区小学生参与篮球运动的动机研究[D].西安体育学院,体育,2013,硕士.
[50]郭远益.铁基包晶合金亚快速凝固组织演化研究[D].上海大学,材料加工工程,2013,硕士.