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非高斯电力系统优化决策与控制

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:42522
  • 论文编号:
  • 日期:2022-10-06
  • 来源:上海论文网

电力论文哪里有?本文利用SDC理论来降低非高斯不确定性给系统的输出功率和系统频率造成的影响。由于非高斯不确定性也会给电力系统的动态环境经济调度造成影响,本文还将机会约束规划和智能算法相结合来最小化经济成本和污染排放量,以求取最优调度方案。

第一章 绪论

1.4.2 创新点

本文以电力系统为背景,利用SDC理论、机会约束规划理论和智能算法解决了非高斯电力系统中的三个问题。其创新点可以总结为以下几个方面:

1.结合实际的风电和光伏发电系统建模,基于生存信息势来设计控制器,保证系统能够工作在最大功率点处。

2.利用Itoˆ过程建模来表征随机变量的不确定性,结合自发电系统的动态模型,建立一个广义的随机模型。利用FPK方程来演化输出的PDF,通过罚函数法最小化控制输入受限的性能指标。

3.考虑非高斯风电功率出力不确定性对电力系统优化调度的影响,利用机会约束规划处理约束中的随机变量,还研究了一种改进的混合BA-PSO算法来对多目标确定性优化模型进行求解。

第三章 非高斯风光混合发电系统最大功率控制策略研究

3.1 系统描述

本章考虑的风能-太阳能混合发电系统是连接到本地电网的独立发电系统,系统主要由风电子系统、太阳能子系统、储能电池组和负载四个部分组成,如图3.1所示。

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如图3.1所示的混合发电系统中,由于受环境或者昼夜变化的影响,这两种能源的输出不确定,可能一种提供更多功率,另一种提供较少功率,甚至不提供功率。为了从这个混合系统中获得稳定的输出功率,将两个系统并联,这样即使一个电源不工作,另一个也可以平衡系统。

风能和太阳能系统工作时都期望两个系统子系统对风能和太阳能的转化效率达到最大,实现最大功率输出。为了实现风能和太阳能子系统输出功率最大化,首先将在3.1.1和3.1.2节中分析这两个发电子系统的模型结构和运行机制。

第五章 基于混合BA-PSO多目标优化算法的动态环境经济调度

5.1 模型建立

随着“碳达峰”、“碳中和”能源发展战略目标的提出,开发利用新能源来代替传统发电能源已成为必然趋势,其中,风能作为一种应用广泛的新能源,与传统的发电能源相比具有污染小、成本低等优点,并且大规模的风电并网会给电力系统带来更好的经济和环境效益。但是,风力发电与传统发电能源不同,风力发电输出功率的大小容易受到间歇性、随机性天气条件的影响[80],使其具有不确定性。这些不确定性会对电力系统的调度决策产生影响,所以考虑风电不确定性对电力系统调度决策的影响是十分必要的,但采用确定性的调度模型已经不能满足需求[81],不确定性模型被引入来解决这个问题,这也给电力系统的环境经济调度带来了新挑战。

前文中已经对风电输出功率的不确定性进行了描述。根据描述可知,在超短期到中长期这个时间尺度内,风电输出功率的不确定性表现为风电输出功率预测误差的不确定性。目前,对于风电输出功率预测误差不确定性,一般是将其描述为服从某一特定分布,如高斯分布[82],Weibull分布[83]等。但是,当风电渗透率较大时,由于风电系统输出功率本身的不确定性较强,导致风电输出功率预测误差分布呈现出不对称和多峰等特性。因此,风电输出功率预测误差通常服从非高斯分布,仅采用高斯分布或Weibull分布等某一特定的分布并不能很好地描述其不确定性的统计特征。

5.2 仿真分析

本仿真实验是为验证文中算法对风电并网电力系统DEED问题的优化求解效果,并与文献[90]和文献[91]做对比。本章采用的是IEEE 3机9母线系统,如图5.1所示,其中,风电场连接到总线7上。

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在本章的两个优化目标函数中,污染排放量和经济成本之间是相互竞争和矛盾的关系,所以将污染排放和经济成本同时作为目标函数进行优化时,优化得到的解不可能保证两个目标函数同时达到最优,而是需要在两个优化目标函数之间做出一种折中的选择,使二者能够被兼顾。图5.2为本章所提HBA-PSO算法得到的Pareto最前沿,从该图也可以看出经济成本和污染排放量之间是一种相互制约关系,当污染排放减小,说明投入到污染排放的支出较多,此时将造成经济成本的增加。

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

在电力系统中,由于间歇性电源的存在给系统带来了更多的不确定性,且这些不确定性都具有非高斯特性,因此对于非高斯系统,原有的控制方法已经不能达到理想的控制效果。本文利用SDC理论来降低非高斯不确定性给系统的输出功率和系统频率造成的影响。由于非高斯不确定性也会给电力系统的动态环境经济调度造成影响,本文还将机会约束规划和智能算法相结合来最小化经济成本和污染排放量,以求取最优调度方案。本文的具体研究内容可以总结为以下三个方面:

1. 针对受到非高斯变量影响的风光混合发电系统,首先分别对风能转换系统和光伏系统进行了建模;然后为了能提高新能源的转化效率,保证风光混合发电系统始终保持最大功率输出,分别对风能转换系统设计了一种基于SIP的改进SDC策略,对光伏系统采用扰动观察法;最后将本章所提控制算法的实验仿真结果与其它两种算法的实验仿真结果进行比较,验证了本章所提控制算法的有效性。

2. 针对受到间歇性电源输出功率影响的AGC系统,首先采用Itoˆ过程对随机不确定进行建模,结合AGC系统的常微分方程模型建立一个广义的随机模型;然后采用FPK方程对输出的PDF进行演化,建立最小熵性能指标,对控制输入受限的性能指标采用罚函数方法求解最优控制律;最后通过实验仿真表明,本章中所提的模型和控制算法能有效地降低随机不确定性对AGC系统性能的影响。

3. 针对含有风电并网的电力调度问题,为保证在风电并网时,电力系统在整个调度周期内能保证污染排放量和经济成本最优,本章首先基于机会约束规划理论,建立DEED多目标优化模型;然后分别对风电和负荷预测误差不确定性的统计特性进行建模,根据建立的模型,可以将一个带有机会约束的多目标优化问题转化为确定性多目标优化问题,并且利用改进的混合BA-PSO算法来求解模型,得到的Pareto折中解可为运行人员提供更加合理的调度决策方案;最后将章算法的实验仿真结果与其它两种算法的实验仿真结果进行比较,验证了本章算法的有效性。

参考文献(略)

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