低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納決策模型及方法研究.pdf

1、當(dāng)前，環(huán)境污染與氣候環(huán)境的變化牽動我國社會各界的神經(jīng)，大力治理環(huán)境污染、構(gòu)建低碳社會，促進人與自然的和諧發(fā)展既是國際社會廣泛共識，更是我國可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。今年的全國人民代表大會上，低碳發(fā)展已經(jīng)作為一項國家戰(zhàn)略被提出，能源消費的低碳化將會給我國帶來巨大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效應(yīng)，同時將避免一次能源枯竭帶來的危機。
　　風(fēng)能是地球表面大規(guī)?？諝饬鲃铀a(chǎn)生的動能，在地球上資源豐富并可以直接轉(zhuǎn)換為電能，其發(fā)電具有可再生、無污染的特點，是

2、替代傳統(tǒng)能源的最佳選擇。目前，風(fēng)力發(fā)電在世界多國已經(jīng)形成了成熟運營模式，在脫離政府補貼的情況下可以與傳統(tǒng)能源在市場上進行競爭，如丹麥、美國。我國風(fēng)能資源豐富，東北、西北以及華北風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，風(fēng)電機組有效風(fēng)功率密度可高達200～300W/m2，有的甚至可達500W/m2以上。由于我國一次能源以煤炭為主，在資源日益枯竭的今天，大力發(fā)展風(fēng)電已經(jīng)成為解決能源環(huán)境危機的途徑之一，隨著風(fēng)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟，截至2015年2月底，我國并網(wǎng)

3、風(fēng)電裝機容量首次突破1億千瓦，達到10004萬千瓦，繼續(xù)穩(wěn)居我國第三大發(fā)電類型和世界風(fēng)電裝機首位。
　　然而，在龐大的裝機容量背后也隱藏著一些令人憂慮的問題。自2011以來，我國風(fēng)電出現(xiàn)明顯的棄風(fēng)現(xiàn)象，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年全國風(fēng)電累計平均利用小時數(shù)1884小時，相比2013年又下降160個小時。個別省區(qū)風(fēng)電利用小時數(shù)甚至低于盈虧平衡點，不僅造成了大量資源的浪費，還給企業(yè)帶來很大的資金損失。因此，研究低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納

4、決策模型及方法以應(yīng)對當(dāng)前風(fēng)電消納形勢至關(guān)重要。
　　本文將首先分析造成棄風(fēng)的原因，并從成本、投資規(guī)劃、調(diào)度三個角度對大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納問題展開研究，構(gòu)建決策模型及方法，最后為決策模型提供保障機制。具體分為如下幾部分:
　　(1)低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納的瓶頸分析。分析風(fēng)電消納瓶頸是解決棄風(fēng)問題的第一步。該部分首先對低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納面臨的問題展開分析，從低碳背景下風(fēng)電并網(wǎng)價格政策瓶頸分析、低碳背景下風(fēng)電與常規(guī)電

5、源及輸電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃瓶頸分析、低碳背景下風(fēng)電環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度瓶頸分析三個方面展開;然后，基于對風(fēng)電并網(wǎng)瓶頸分析結(jié)果確定文章的四個主要研究方向:低碳背景下電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃投資決策、低碳背景下電力系統(tǒng)調(diào)度決策方法、低碳背景下電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營策略及低碳電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展運行機制。
　　(2)低碳背景下風(fēng)電并網(wǎng)附加成本模型及方法研究。風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展在很大程度上取決于風(fēng)電的經(jīng)濟性，因此，研究風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)附加成本及其影響因素，對于促進風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展

6、有著極為重要的現(xiàn)實意義。本部分針對含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)，重點研究風(fēng)電入網(wǎng)后電力系統(tǒng)成本的變化情況，以系統(tǒng)總成本最小化為目標(biāo)，綜合考慮地區(qū)發(fā)電資源儲量與承載能力、發(fā)電資源環(huán)境效益、相關(guān)能源政策等條件，以資源儲量、電力電量平衡、備用容量和水電調(diào)度為約束，構(gòu)建研究風(fēng)電附加成本的確定性模型，在此基礎(chǔ)上，引入情景樹來描述風(fēng)力發(fā)電的特殊性，建立隨機性模型。
　　(3)低碳背景下風(fēng)電與多能源及輸電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃決策模型及方法研究。由于風(fēng)電具有間歇性

7、、波動性等特點，風(fēng)電場的接入對電源規(guī)劃就有了新的要求，既不能把風(fēng)電機組簡單地作為負負荷來處理，也不能直接采用傳統(tǒng)電源規(guī)劃模型，需要采取適應(yīng)風(fēng)電特點的電源規(guī)劃模型和算法。本章將首先總結(jié)電源與電網(wǎng)規(guī)劃的常見模式及方法，在此基礎(chǔ)上研究低碳背景下風(fēng)電與常規(guī)電源發(fā)電容量協(xié)調(diào)規(guī)劃決策問題，然后進一步考慮其他新能源及儲能方式，對低碳背景下風(fēng)電與多能源及輸電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃決策問題展開研究。
　　(4)低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度決策模型及方

8、法研究。本部分首先深入分析了低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度模式，從理論上闡明實施環(huán)保節(jié)能調(diào)度的作用和重要意義;其次研究了環(huán)保節(jié)能調(diào)度模型，在傳統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的基礎(chǔ)上，考慮各機組的排放成本，構(gòu)建了低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度模型;最后通過變搜索半徑優(yōu)化的多目標(biāo)粒子群算法(RMOPSO)對模型進行求解，并將其與傳統(tǒng)求解方法的求解精度和速度進行了對比。
　　(5)我國大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納保障機制研究。解決大規(guī)模棄風(fēng)問題首先需