風電及抽水蓄能電站容量規(guī)劃方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)調(diào)峰矛盾日趨凸顯給電力系統(tǒng)規(guī)劃運行帶來了一系列的問題，也使得將調(diào)峰能力納入電力系統(tǒng)規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮成為必要，電力系統(tǒng)調(diào)峰裕度分析成為調(diào)峰規(guī)劃的必要手段。在系統(tǒng)中抽水蓄能電站作為良好的調(diào)峰電源一直發(fā)揮著重要的作用，而近年來隨著大規(guī)模風電容量接入系統(tǒng)也使得進一步挖掘系統(tǒng)調(diào)峰能力成為必要的研究課題。如何更好地引導(dǎo)系統(tǒng)中包括抽水蓄能電站在內(nèi)的調(diào)峰電源的建設(shè)，增強電網(wǎng)的調(diào)峰能力，是提高系統(tǒng)調(diào)峰能力的重要舉措;如何合理規(guī)劃風電并網(wǎng)的容量，也關(guān)

2、系到整個電力系統(tǒng)能否更好地發(fā)揮節(jié)能減排作用、提高可再生能源利用水平、以及使系統(tǒng)更優(yōu)化運行的一系列問題。論文從調(diào)峰的角度出發(fā)，研究風電及抽水蓄能電站容量規(guī)劃方法，圍繞電力系統(tǒng)調(diào)峰裕度要求，建立規(guī)劃模型對系統(tǒng)中抽水蓄能電站和風電場的最優(yōu)裝機容量問題進行研究。在當前我國電力系統(tǒng)調(diào)峰問題較為突出和風電大規(guī)模接入的大環(huán)境下，論文研究不僅具有學術(shù)價值，同時具有現(xiàn)實意義。
　　論文的主要研究工作和取得的創(chuàng)新成果如下:
　　結(jié)合當前出現(xiàn)調(diào)峰

3、矛盾的電網(wǎng)的調(diào)峰特征，尤其是結(jié)合風電機組接入系統(tǒng)后“逆調(diào)峰”的具體表現(xiàn)，提出調(diào)峰裕度的概念。將系統(tǒng)調(diào)峰是否充裕體現(xiàn)為能否滿足兩個指標:調(diào)峰容量指標和系統(tǒng)綜合爬坡率指標。同時針對兩個指標，分別采用累積停運概率和最小剩余速度模型提出了相應(yīng)的分析方法，此分析方法不僅能夠體現(xiàn)系統(tǒng)對調(diào)峰容量的需求，也能夠體現(xiàn)系統(tǒng)負荷需求的時序變化信息，并通過算例分析驗證了模型和方法的適用性和有效性。
　　基于抽水蓄能電站具有更大調(diào)峰容量的特點，提出了系統(tǒng)調(diào)

4、峰容量比的概念。將滿足系統(tǒng)調(diào)峰容量比作為抽水蓄能電站調(diào)峰運行的約束之一，建立了以最小費用為目標的抽水蓄能電站規(guī)劃方法。在求解算法上，提出了首先結(jié)合系統(tǒng)調(diào)峰運行要求研究系統(tǒng)運行機組配置方案，繼而在符合系統(tǒng)運行條件的機組運行配置方案中考慮機組檢修的影響以確定最終裝機容量的求解方法，打破了以往規(guī)劃方法中首先確定系統(tǒng)裝機容量，再根據(jù)運行要求對系統(tǒng)裝機容量進行修正的經(jīng)典求解過程。針對抽水蓄能電站可能產(chǎn)生的靜態(tài)效益，論文將抽水蓄能電站靜態(tài)效益納入規(guī)

5、劃模型中，并分析了其對規(guī)劃結(jié)果產(chǎn)生的影響大小。通過某實際電力系統(tǒng)驗證了所提規(guī)劃模型和算法的有效性。
　　針對風電場接入對系統(tǒng)調(diào)峰能力的影響，分析了同一來風區(qū)域內(nèi)單風電場和多風電場出力特性的區(qū)別。借助于所提出的風電場發(fā)電系數(shù)和棄風系數(shù)概念，研究風電場出力特性對系統(tǒng)調(diào)峰的影響，提出了基于系統(tǒng)調(diào)峰容量和調(diào)峰速度約束的風電裝機最優(yōu)容量規(guī)劃方法。模型以使風電場凈效益最大為目標，采用迭代方法進行求解，通過算例分析驗證了算法的有效性，同時也驗證

6、了由于對調(diào)峰造成的影響不同，使得規(guī)劃模型作用于單風電場和多風電場所形成的規(guī)劃結(jié)果的不同。
　　考慮到大規(guī)模風電并網(wǎng)之后帶來的調(diào)峰困難，提出了風電-抽水蓄能電站聯(lián)合規(guī)劃方法，該規(guī)劃模型建立在滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求且不需要系統(tǒng)裝設(shè)過多備用容量的條件之上，使系統(tǒng)盡可能多的接納風電場發(fā)電量，達到風電場-抽水蓄能電站的綜合經(jīng)濟效益最大的規(guī)劃目的。該方法對目前風電-抽水蓄能電站聯(lián)合規(guī)劃時單純以最優(yōu)化系統(tǒng)運行方式為目標的規(guī)劃方法進行了補充，能夠在滿足

7、系統(tǒng)調(diào)峰優(yōu)化運行條件下兼顧風電-抽水蓄能電站的綜合經(jīng)濟效益。
　　可靠性評價不僅用于評估電力系統(tǒng)規(guī)劃的效果，也可作為電力系統(tǒng)規(guī)劃的約束而被采用到系統(tǒng)規(guī)劃模型之中。針對當前廣泛使用的等效電量函數(shù)法基礎(chǔ)之上的電力系統(tǒng)隨機生產(chǎn)模擬方法，論文針對抽水蓄能電站受資源條件限制從而發(fā)電量不能隨意增大的實際，提出了離散電量函數(shù)法用于對電力系統(tǒng)的可靠性進行評估，不但保留了等效電量函數(shù)法全面涵蓋機組運行狀態(tài)的優(yōu)點，也充分考慮到發(fā)電量受限機組的運行特點