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1、 _ _ TM7 _ _ UDC 621.3 全 日 制 工 程 硕 士 学 位 论 文 风电- 水电联 合调度研 究 学 位 申 请 人： 武建瑞 专 业 领 域 ： 电 气工程 指 导 教 师 ： 周 云海 教授 二一 四 年四 月 _ A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Masters Degree of Electrical Engineering Research on Hydro-wind Power Combined Dispatching Graduate Stu
2、dent: Wu Jianrui Professional field: Electrical Engineering Supervisor: Prof. Zhou Yunhai China Three Gorges University Yichang, 443002, P.R.China April, 2014 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 I 三峡大 学学位 论文独 立完成 与诚信 声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作 所取得的成果， 除文中已经注明引用的内容外， 本论文不含任何其他个人或集体已经 发表
3、或撰写过的作品成果。 对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明 确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名： 日 期 ： _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 II 内 容 摘 要 可再生能源凭借其零污染的优点有着广阔的发展前景， 其中利用风能、 水能、 太 阳能发电的发展最为迅速。 合理利用可再生能源实现能源的可持续发展， 已成为世界 各国能源发展战略的重大举措。 我国风能资源丰富， 有很好的开发应用前景， 但风电 出力具有间歇性和随机性的特点，这严重制约了风电渗透率的提高，为此提出风电- 水电的联合调度运行。 本文首
4、先介绍了风力发电的相关问题,然后根据风能资源和水能资源的特点， 指 出水电、 风电有良好的互补性。 当风电场的出力随机波动时， 水电站可快速调节发电 机的出力， 对风电场出力进行补偿， 利用水电的快速调节作用 来平滑风电的输出， 减 少弃风。 然而， 风力发 电具有波动性大、 不能 准确预测、 不能直接储存、 无法调度 的 特点， 水力发电虽然具有发电费用低， 机组启动灵活等优点， 但水电厂的蓄水量却受 到自然条件的约束。 因此， 考虑风电随机性对水风电联合运行系统的影响具有非常重 要的理论价值和现实意义。同时，当水电企业和风电企业共享输电线路时,将有可能 发生输电阻塞。在这种情况下，就 必须
5、有效协调风电水电，减少弃风 。 文章在分析弃风原因的基础上 ， 提 出 了 风 电 、 水 电 联 合 优化运行的原理。之后， 以联合系统发电量最大和系统出力 与预先给定的发电曲线偏差最小为 优化目标， 建立 目标函数。模型充分考虑了风电 随机性和输电线路阻塞对联合系统的影响。 最后,采 用多目标粒子群算法对模型进行求解。 为此提出了基于Pareto 占优策略和拥挤距离 排序方法的改进型粒子群算法。采用外部存档集合存储当前 Pareto 最优解，利用 Pareto 占优策略确定个体最优位置，进 而根据粒子拥挤距离确定全局最优位置，并 设置了动态惯性权重，提高算法搜索能力。 在文章最后，通过具体
6、算例,给出求解过程，并进行结果分析，验证 了模型和算 法的正确性。 关键字：风电 水电 优化调度 多 目 标 粒 子群 算 法 拥挤 距 离 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 III Abstract The renewable energy has broad prospects due to its advantage of zero pollution, and wind power, hydropower, solar power are the most common energy sources used in the power generat
7、ion. Rational utilization of renewable energy to achieve sustainable development has become a major initiative of world energy development strategy. China is rich in wind energy resource, which has good development prospect. But wind power output has intermittent and random characteristic, the incre
8、ase of the penetration of wind power severely is restricted. Therefore, windhydro power joint optimal operation is mentioned. Firstly, wind power-related issues were introduced in the thesis. Then, according to the characteristics of wind and water energy resources to show that hydropower and wind p
9、ower have good complementary characteristics. When wind farm output random fluctuations, hydroelectric power station can quickly adjust generator output, to compensate for wind farm output, using the rapid regulation of hydropower to smooth wind power output and reduce the abandon of wind. However,
10、wind power has the features of large fluctuation, cannot be accurately forecast, cannot be directly stored and unable to schedule; Though hydroelectric power has low power cost, flexible unit etc, but the storage capacity of hydroelectric power station is constrained by the natural conditions. Overa
11、ll, considering random characteristics of wind power impact on wind-hydro power joint operation system has very important theoretical value and realistic significance. When both powers belong to different utilities but share the same transmission lines, transmission congestion is likely to occur. In
12、 the condition of transmission congestion, it is necessary to dispatch the powers for minimization of wind energy curtailments. Optimal operation of wind power and water power was proposed after the reasons of wind power curtailment were analyzed. Then, maximizing the sum of total power generation a
13、nd minimizing the deviation between the output power curve and the power curve given in advance are taken as the optimization objective in this paper to establish the objective function. The influence of random fluctuation of wind farm output and the transmission congestion has been fully considered
14、 in the model. Lastly, multi-objective particle swarm optimization algorithm (MOPSO) was adopted to solve the model. According to this demand, an improved particle swarm optimization (PSO) algorithm based on Pareto Dominant strategy and crowding distance ordering was mentioned. _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学
15、位 硕 士 学 位 论 文 IV Current Pareto optimal solution is stored in external achieve assembly, and the optimal position of individual is determined by Pareto dominant strategy, and then according to the value of crowding distances of each particle the global optimal position is determined, the searching a
16、bility of the proposed algorithm is enhanced by setting dynamic inertia weight . Lastly, the solving process and the results analysis of a specific example are given, and the correctness of the model and algorithms is verified. Key words: wind power hydro power optimized dispatch multi- objective pa
17、rticle swarm optimization crowding distance _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 V 选 题的依据 与意义 . 1 国 内外文献 资料综述 . 3 1 绪论 . 5 1.1 课题 研究的背 景及意义 . 5 1.2 风电- 水电联 合运行研 究现状 . 6 1.3 本文 研究内容 . 7 2 风电- 水 电联合优 化的基本 原理 . 9 2.1 风力 相关问题 研究 . 9 2.2 风电 弃风原因 分析 . 12 2.3 风电- 水电联 合调度 . 17 2.4 风电- 水电联 合效益分 析 . 19 3 风电- 水
18、电联合调 度模型 . 21 3.1 风电- 水电联 合调度方 式 . 21 3.2 数学 模型的建 立 . 22 3.3 数据 预处理 . 25 4 基于多目 标粒子群 算法的模 型求解及 分析. 27 4.1 电力 系统常用 优化方法 . 27 4.2 粒子 群算法 . 28 4.3 多目标优化问 题 . 31 4.4 多目 标粒子群 算法 . 33 目 录 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 VI 5 风电- 水 电优化运 行算例 . 37 5.1 算例 分析 . 37 5.2 计算 结果 . 39 5.3 结果 分析 . 41 6 总结及展 望 . 43
19、 6.1 总结 . 43 6.2 展望 . 43 参 考 文 献 . 45 附 录：攻读 工程硕士 学位期间 发表的部 分科研成 果 . 49 致 谢 . 50 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 1 选题的 依据与 意义 风电属于一种清洁能源， 在自然环境日益恶化、 雾霾肆虐的今天， 更能显示其优 势性。 随着我国大容量风机制造水平的日益成熟， 我国的风电开发进入了一个快速迈 进的新时期。 我国的风电相对欧美等发达国家起步相对较晚， 但是 发展速度却非常快。 自 从 可 再生能源法颁布以来，都在以每年翻一番的速度发展。截至到 2011 年年底，我国 的风电装
20、机总规模已经达到了 62.36GW ， 位 列世界第一。 仅只 2011 年当年， 其新增 装机就达到了 18GW ， 占到了当年全世界新增风机容量的 44% 。 风 电 虽 有很多 优 点 ，但其 存 在 的缺点 也 十 分突出 。 风 电的出 力 与 常规能 源 不 同 ， 它具有随机性、 间歇性和波动性的特点。 这些特点造成了风电的调度困难， 电力系统 如果要全盘消纳所有风电， 就要设置相应的系统备用容量以调节风电的出力波动， 但 从技术经济角度考虑， 又是不可取的。 电力系统为了维持系统的稳定性， 往往不得不 选择弃风。 欧美国家的风电资源多集中在负荷中心附近， 而我国则不同， 风电富
21、集地区往往 位于远离 负荷 中 心的 位置 ， 采用 大规 模 风电 基地 的 方式 进行 集 中开 发， 但 一般 来说 ， 风电丰富的地区经济又属于欠发达地区， 当地的电网建设基础薄弱， 同时消纳风电的 水平也不高， 要通过相邻电网来共同完成多余风电的消纳， 随着我国 “三北” 地 区大 型风电基地的建设， 需要跨网消纳的风电规模越来越大， 同时输送距离也会越来越远。 这个时候就需要较大容量、 高电压等级的输电通道， 但是由于风电的建设周期远小于 电网的建设周期， 因此往往由于输电通道容量的限制会出现输电阻塞的情况。 如何在 现有的网架结构下，实现风电的大规模消纳，已经成为一个迫切需要解决
22、的问题。 水电也属于一种清洁能源， 同时具有出力调节速度快、 退出和投入运行所需消耗 能量少， 具有一定的蓄水调节能力等特点。 这就为在不增加电网投资情况下， 调节风 电出力提供了一条思路。 事实上， 从较长时间尺度来看， 风电冬春季风大， 夏秋季风 小 ，而水电则恰好相反，冬春季处于枯水期，夏秋季则属于丰水期，构成了互补 。 而从较短时间尺度上来看， 风电的出力 波动很大， 出力很不稳定 ， 同时不具备调节能 力， 水电则 出力波动较小， 出力 相对稳定， 具有一定的调节库容 ， 因此也可以构成互 补。 通过风电、 水电的这种互补， 就可以在风电出力较大时， 减小水电出力， 将来水 储蓄在水
23、库中， 在风电出力较小时再通过蓄水来增加风电的出力， 使得联合系统的总 出力能够跟随调度预先给定的计划出力曲线， 避免因为风电出力的偏差带来的惩罚性 费用， 同时由于这种互补可以调节二者的峰值出力， 从而避免输电线路上发生的输电 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 2 阻塞情况的出现， 提高风电消纳水平。 这样对于整个系统而言， 就可以提 高水电承担 峰荷的能力， 减少火电 参与调峰， 从而节约火电的高起停费用， 节约 化石燃料的消耗 ， 减少污染。 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 3 国内外 文献资 料综述 关于这一课题
24、的研究， 最早开始于 1997 年,由我国学者包小庆、 李振刚 提出。 之 后 ， 国内 外学者对 这个课 题 投入 了大 量 的 研究， 并 且 获得了 一系列 的成 果 。 文献1 通过建立风电、 水电的线性规划 联合运行模型， 以枯水期的半年时间为调度周期对一 个风电场和水电场进行了优化， 揭示了二者的互补关系。 但其显著缺点是只将风电的 相关数据出现在约束条件中， 而在目标函数中没有体现， 进而许多 风电、 水电的出力 限 制 等 约束条 件 在 模型中 都 没 有体现 ， 实 用化程 度 不 高。 文献2 将风 电 引 入水 、 火 调度系统中， 针对风力发电的波动性和不稳定性， 提
25、出了风火水电短期联合优化调度 策略， 该方 法先保证风电的出力， 火电负责 平稳的基荷， 水电只负责调节 剩下的负荷 ， 以此来 ， 建立 了 多目 标非 线 性模 型， 模 型求 解采 用 线性 加权 和 法处 理多 目 标函 数, 但 在 算 法 的权重 系 数 选择和 量 纲 统一上 存 在 困难。 文 献3对 目 前 我国的 风 电 政策进 行 了分析， 采用博弈论构建模型， 最后用混合策略进行求解， 获得均衡策略组合。 但分 析的基础都是建立在诸多假设上的， 模型对假设条件的敏感性没有讨论， 在假设条件 发 生 变 化时能 够 得 到均衡 策 略 组合是 无 法 确定的 。 文献4
26、通 过 对风电 短 期 出力变 化 特点进行研究， 从电量、 调节速度 几方面进行分析， 最后验证了联合运行在各方面的 效益。 但是模型是对良好风电预测基础上进行的， 对风电的预测误差没有进行充分考 虑。 文献5研究比较了采用ARIMA 预测法、 持续预测法、 改进 BP 神经网络预测法 这 三 种 不 同的 风电预测 法时，对 风电、 水 电 联合运 行 的 不同影 响 。 文献6 以 风 电场 经 济效益最大化及平滑风电场功率输出 为目标建立目标函数， 并利用混 合遗传算法对联 合 优 化运 行进 行 了求 解 ， 来 验证 风电- 水电 联合 运 行对 于增 加 风电 场收 益 的作 用
27、 。文 献7 采用风 电 场- 抽水 蓄 能的 联合 方 式， 以系 统 的效 益最 大 和输 出功 率 平滑 为目 标 ， 并利用多目标克隆选择算法对模型进行了求解 和仿真分析， 获得了日 联合优化的各部 分的优化调度功率值。 但是优化是建立在准确的风电预测基础上， 未考虑风电预测误 差。文献8 以 蒙 西电网 和 呼 和浩特 的 抽 蓄电站 实 际 运行数 据 为 基础， 建 立 了联合 运 行 的 优 化 数 学 模 型 对 抽 水 蓄 能 电 站 与 大 规 模 并 网 风 电 联 合 优 化 运 行 进 行 了 模 拟 和 研 究 ， 探 讨了风 蓄 电 站联合 运 行 的可行 性
28、及 其效益 。文献9 分 别 从系统 能 耗 最小和 弃 风量最小两个角度出发， 对风电接 入的联合系统在不同调度模式下的经济性进行了探 讨， 得出经济性弃风的能耗最小模式比弃风量最小的调度模式经济性要高的结论。 在 实际案例方面， 文献10介绍了一个 在新疆构建的风、 水互补系统 ， 进行了相关的一 系列论证实验， 验证了 风电装机容量超出电网容量 10%的条件下水电-风电互补系统， 在经济和技术上都是可行的。 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 4 国 外 对 此 课 题 的 研 究 主 要 集 中 在 抽 水 储 能 电 站 与 风 电 的 联 合 优
29、化 运 行 的 可 行 性 分析和经济利益分析上。 文献11 分析了一个风电场和水电联合运行的长期经济调度 问题， 其中包含一个 风电厂和一个抽水蓄能电站， 其目的是在低负荷期时存储多余的 风能。 文献12探讨了如何通过 交易合同来补偿风电出力的波动性。 文献13提出通 过常规能源的 存 储 ，利用 动 态 规划算 法 来 调度风 电 。 文献14 在 小 型风- 光 孤立系 统 中进行优化分析，同时考虑了系统的稳定性。文献15则给出了风电未来 48 小时的 预报方法， 同时探讨了风电预测中的不确定因素。 文献16以改善风电场运行的经济 收 益 和平 滑风 电 出力 为目 标 ，讨 论了 以
30、小时 为调 度 期的 风电- 水电 优化 问 题。 在具 体 实践方面，文献17中介绍了西班牙的一个应用实例,利用西班牙的 EI Hierro 岛和 Canary 岛的 风 电 场，建 设 了 一个与 之 容 量匹配 的 抽 水蓄能 电 站 与风电 场 进 行联 合 运 行， 获得了很好的经济效益。 文献18中对位于美国的佛蒙特州的风电场和位于加拿 大的一个水电进行了联合运行效益分析， 结果证明在最有理想 的情况下， 风电收益提 高了22%。 文献19简要介绍了 位于美国太平洋西北部、 位于加拿大 的魁北克和北欧 电力中风电与水电联合运行的评估结果，指出风电和水电具有 非常好的联合前景。 但实
31、际上， 抽水蓄能电站的建设受自然条件限制， 且投资大、 运行成本较高， 为 消纳多余的风电出力而单独修建新的抽水蓄能电站在经济性方面又不可行， 因此， 对 我国的实际风电运行情况借鉴意义不大。 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 5 1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 鉴于人类社会的发展正面临着日益严竣的能源短缺和生态环境的破坏问题， 特别 是 目 前严 峻的 气 候变 暖趋 势 ，在 低碳 经 济背 景下 ， 发展 清洁 能 源已 成为 时 代的 共识 。 风能资源是一种极具发展潜力的可再生能源，太阳对地球的辐射能约有 2% 转变 为风 能 。 据 世界
32、气 象 组 织预计 全 球 风能总 资 源 量约 53 万亿 千 瓦 时 ，约是 水 力 资源的 10 倍 20 ，相当 于10800 亿吨标准煤产生的能量，约是全世界目前能源消费量的 100 倍， 目前已开发的风能仅占全球风能资源微不足道的一部分。 据斯坦福大学土木和环境工 程系根据国家气象数据中心计算，全球风能可利用资源量可达到 72 万亿千瓦，即使 只成功利用了其中的 20% ，依然相当于世界能源消费量总和或电力需求的 7 倍。 风能作为一种清洁永续的能源， 与传统能源相比既有优势， 也有不足。 首先， 风 力发电摆脱了对常规能源的依赖， 没有常规电力的燃料价格风险， 保证发电成本的稳
33、定， 而且可 以从根本上解决常规能源发电所带来的硫、 粉 尘、 碳排放 等环境成本问题 。 其次， 从技术角度来看， 目前风力发电已成为世界上公认的、 除了水电之外， 最具有 大规模商业开发价值的可再生能源利用技术。 另外， 从用地需求角度来看， 风力发电 的 风 机占 地面 积 小， 且风 机 间的 空地 可 以充 分利 用 ，缓 解沿 海 地区 用地 紧 张的 现状 。 但是， 风能本身所具有的随机性和间歇性使得风力发电不能保证持续稳定的供电，发 电成本远远高于传统能源，且由于 中国风电发展报告 2012指出，2011 年并网风 电超过了 50GW ， 当年 并网 14.5GW ， 均稳居
34、 世界第一。 虽然中国风电发展势头良好， 然而，纵观 2011 年，并网和消纳不畅问题已经成 为制约中国风电健康、持续发展的 重 大 挑 战。其 中 ， 弃风问 题 尤 其严峻 。 据 不完全 统 计 ，2011 年 中 国风 电 “ 弃风” 比 例超过 12% ， 相当于330 万吨标煤的损失。 风电企业因为限电弃风损失达 50 亿以上， 约占风电行业盈利水平的 50% 21 。 中国出现明显的限电 “弃风” 现象开始于2010年， 同年底中国 风电累计吊装风电 机44.73GW ，但能够并网的仅有31GW ，有13.66GW 吊装 风电机组无法并网，占风电 总装机的31% 。 同时东北、
35、西北地区风力发电项目频频被限制发电， 造成被限电和 “弃 风” 。2011年中国风电累计吊装风电机组56.49GW ，并 网容量为47.84GW ，其 差距仅 8.65GW ， 相比2010年已有改观。但限电“弃风”也达到了前所未有的规模。特别是 在中国东北、 西北地区， 风电被大 规模限电 “ 弃风” 现象 更加频繁和常态化。 据不 完 全统计， 全国2011年全年限电 “弃风” 量超过100亿kW h， 相当于损耗330万吨标准 煤或向大气排放1000万吨二氧化碳。2011年风电设备利用小时数大幅下降。 全国并网 风电装机的机组利用小时数从2010 年的2047h下降到2011年的1903
36、h ， 减少144h， 减少 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 6 比例为7% （ 当年火电同比上升263h） 。 参 与 电 网 调 峰 和 被 限 电 “ 弃 风 ” 是 重 要 原 因 。 风电企业因为限电 “弃风” 损失 （ 不包括碳交易收入） 可 达50亿元以上， 约占风 电 行 业盈利水平的50% 。2011年风电开发商效益普遍下滑， “弃风”成为众矢之的。 我 国 风 能资源 丰 富 ，有很 好 的 开发应 用 前 景，但 风 电 出力具 有 间 歇性和 随 机 性 的特点， 而且风电出力的波动性也非常大， 从出力低谷到出力峰值所用的时间非常短
37、， 这些都严重制约了电网风电渗透率的提高。 从我国能源结构角度来看， 我国火电装机 容量很大， 而燃油、 燃气、 水电等具有快速调节能力的机组则比例较小 ， 这就导致了 大规模集中风电的接入电网对电网调峰造成了很大的压力 22 。 为了满 足电力系统发电、 供 电 和用 电同 时 完成 的基 本 特征 要求 ， 必须 有随 风 电的 变化 而 反向 变化 的 其他 电源 ， 通常的做法是要设置一定容量的旋转备用来平衡风电场的输出， 但这 无疑 会加大经济 投入。 从中长期互补来看， 风电和水电在资源的季节分布上具有很强的互补性， 通过 对风能和水能资源进行合理的规划和统计， 选择好合理的配备容
38、量， 就可以克服风电 供 应 的间 歇性 和 不稳 定性 ， 同时 避免 水 能在 枯水 季 节满 足不 了 系统 供电 需 求的 问题 。 从短期互补来看， 当风电场对电网的出力随机波动时， 水电站可快速调节发电机的出 力， 对风电场出力进行补偿， 利用水电的快速调节作用来平滑风电的输出。 同时， 水 电在中长期波动比较大， 日波动比 较小， 而风 电短期波动很大， 中长 期波动性则较小 ， 因此即使水电的调节库容很小， 也可以平抑风电的短期波动， 而 风电则可以为系统提 供电量支持。 但是由于我国风电资源分布不均衡， 风电资源丰富地区往往经济欠发达， 这就需要风电实现远距离传输， 输电阻塞
39、问题也不容忽视。 1.2 风电-水电联合运行研究现状 1.2.1 国内 研究现状 早在1997 年,包小庆、 李振刚等 学者在文献23中己经对风电 、 水电互补做了启 发性的探讨。 在风电丰 富的季节,尽量保持风电多发而减少水电的出力,将水保存在水 库。 在风电缺乏的季节,少发风电多发水电。 虽然文献没有建立具体的互补数学模型, 但是为中国风电-水电互补研究做出了开创性的指向。 之后对风电、 水电联合运行的研究 中， 在对联合运行的电量效益角度方面， 研究 多 围 绕建 立 风 电 场输 出有 功 功率 极限 及 其它 运行 约 束条 件下 最 大化 风- 水 电联 合优 化 运行的效益模型，
40、 以求得各时刻风电、 水力发电抽水机组的运行策略。 在经济收益方 面，建立 了风 水 互补 优化 运 行的 最优 收 益模 型 ， 其 目标 函数 是 从电 网的 角 度出 发, 既 可 以 最大 化地 体 现风 力与 水 力资 源的 价 值, 又可 以 减少 风电 给 大电 网运 行 带来 的影 响 ， 考虑的约束条件有风电机组的运行特性 、 可调 节水电站的库容约束及水电机组的运行 特性、负荷变化规律以及电网的功率平衡条件 。 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 7 在实际运行方面， 在新疆阿勒 泰地区于1999年就进行了相关论证实验， 验证了风 电装机容
41、量大大超出电网容量10% 的条件下建设阿勒泰地区水电-风电互补系统， 在经 济上和技术上都是可行的。实验选择了新疆地区的布尔津县为观测点，在该县装有 6500千瓦水电和1050千瓦风电的电力系统上进行试验，观测记录到了在1台2000千瓦 水电机组和7台150千瓦风电机组并联运行的有关数据及曲线。 从大量 试验曲线及数据 分析中得到以下结论：风电装机容量达到电力系统容量52.5%的情况下，系统运行静 态及动态均是稳定的,并且能够圆满解决调峰及冬季稳定供电问题。 从以上文献回顾中不难看出， 我国对电量和经济效益研究较多， 但对于改善风电 出力特性， 提高风电出力的负荷曲线跟踪水平， 减少风电的惩罚
42、性费用研究很少， 而 模型也多是建立在对风电准确预测的基础上， 对风电的预测偏差考虑较少。 同时， 由 于我国风电富集地区的多集中在经济欠发达地区， 对于远 距离消纳时的风电阻塞情况 大都没有考虑到。 1.2.2 国外 研究现状 国 外 特 别是欧 美 等 发达国 家 ， 对于风 电 的 研究开 发 都 较早， 风 电 技术相 对 成 熟 。 对此课题有较早的研究。 但是 国外 对此问题的研究热点主要放在抽水储能电站与风电 的联合优化运行的可行性分析和经济利 益分析上， 具体的互补运行模式为： 以风抽水， 以水蓄能， 风水互补。 但运用一般的调节水电站与风电进行互补供电的研究相对较少 。 同时
43、， 由于国内外电网发展水平不同， 特别是风电的 建设特定不同。 国外的风电 装 机 容量 占总 装 机容 量比 例 较大 ，但 是 其风 电场 都 靠近 负荷 中 心， 并且 规 模都 较小 ， 采用多业主、 高分散的模式。 并且欧美国家电力的系统结构相对坚强， 风电丰富的地 区又大多位于电网的中心位置， 因此电网对风电波动的承受能力比较强。 这与我国的 情况有较大的差异，所以对我国的风电、水电联合运行的借鉴意义不大。 1.3 本文研 究内容 随着我国风电规模的增大， 风电的消纳就成了一个日益突出的问题， 同时由于风 电具有随机性、 间歇性、 不易调度的特点， 使得风电的弃风比例始终居高不下，
44、 为了 结决这一问题， 就需要系统中有一定的备用容量， 而在不增加电网投资的前提下， 利 用好现有的水电的调节库容，不失为一个值得探索的方向。 风电系统中配置抽水蓄能电站固然有利于提高资源的利用率， 使系统 获得更大的 运行收益， 但是抽水蓄能电站的建设受地形、 资源分布的影响很大， 而且会加大建设 的经济投入，这就限制了这一运行模式的推广。 本文拟研究仅具有调节库容的 常规水电站与风电的联合运行， 通过普 通水电自身 的调节库容来进行优化运行， 通过 水电调节来平抑风电 在负荷跟踪时间尺度上的 不确 _三 峡 大 学 全 日 制 专 业 学 位 硕 士 学 位 论 文 8 定性波动， 使联合系统能够跟踪计划出力， 从而减少因风电预测误差所带来的惩罚性 费用，同时提高系统接纳风电能力 。 在联合调度中， 充分考虑风电出力的波动性和不确定性以及 风电的预测误差， 同 时根据目前我国 “三北” 地区风电消纳受输电阻塞约束的现实情况， 模型中 加入了电 能外送输电线路的容量条件约束， 即讨论的是在 不改变现有网架结构 ， 风电、 水电共 用电网资源的条件下的风电-水电联合优化调度运行 。 _