風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)充裕性決策模型和方法研究.pdf

1、大規(guī)模風電并網(wǎng)給以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)可靠性理論為基礎的電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行決策帶來了新問題。電力系統(tǒng)可靠性包括充裕性和安全性兩個方面。充裕性是指電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，在元件額定容量、母線電壓和系統(tǒng)頻率等允許的范圍內(nèi)，考慮系統(tǒng)中元件計劃停運及合理的非計劃停運的條件下，向用戶提供全部所需的電力和電量的能力。與傳統(tǒng)電源不同，風電的逆調(diào)峰性、隨機性和間歇性造成風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的充裕性決策問題更加復雜;雖然從節(jié)能減排的意義上看，大規(guī)模風電并網(wǎng)改善了電源結

2、構，但從可靠性乃至經(jīng)濟性的角度來看，充裕性保障未必優(yōu)化，而且還使得互聯(lián)電網(wǎng)輸電斷面的充裕性面臨更大的不確定性。本文以風電場投資建設的時序優(yōu)化、互聯(lián)電網(wǎng)輸電斷面的可靠性裕度優(yōu)化和容量效益裕度優(yōu)化等為側重點，圍繞風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的充裕性決策模型和方法開展研究，以期為大規(guī)模風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的充裕性保障提供決策工具。在當前我國乃至全球大力發(fā)展風電的形勢下，本論文領域的科學研究不僅具有學術價值，而且具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 論文的主要研

3、究工作和取得的創(chuàng)新性成果如下:
　　 為保證系統(tǒng)調(diào)峰容量的充裕性，提出風電場群時序規(guī)劃的思想以及規(guī)劃模型和方法。針對待建風電場與常規(guī)機組在投建時機上的協(xié)同，考慮風電場間的風速相關性，定義了投資時序矩陣和投運狀態(tài)矩陣用以刻畫風電場群和常規(guī)機組在投資與運行中的時序關聯(lián)關系;采用調(diào)峰能力缺額風險值(value at risk，VaR)指標量度投資時序的調(diào)峰容量充裕性風險，并提出計及風速相關性的調(diào)峰充裕性風險評估方法;采用期權組合價值衡

4、量風電場群投資時序的經(jīng)濟性，并建立考慮風電投資成本學習效應的投資時序經(jīng)濟性評估模型;構建統(tǒng)籌風電場群投資經(jīng)濟性和調(diào)峰充裕性風險的雙層模型，引入風險當量系數(shù)解釋模型中罰因子的技術經(jīng)濟意義;通過算例分析驗證模型和方法的有效性。
　　 基于保險理論建立風電并網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的輸電可靠性裕度(Transmission Reliability Margin，TRM)決策模型。借鑒廣義保險理論，提出TRM虛擬保險的概念以實現(xiàn)對可靠性和經(jīng)濟性的廣義

5、量度，將含風電互聯(lián)系統(tǒng)TRM決策問題轉(zhuǎn)化為虛擬保險最優(yōu)購買決策問題分析建模;引入效用函數(shù)間接刻畫決策者的可靠性偏好，運用保險資產(chǎn)選擇理論建立決策模型;通過蒙特卡羅模擬評估模型參數(shù)。以IEEE30節(jié)點算例分析驗證了上述方法和模型的有效性和自身優(yōu)勢。
　　 應用期權理論建立計及可中斷負荷的含風電互聯(lián)系統(tǒng)容量效益裕度(Capacity Benefit Margin，CBM)決策模型。在研究含風電互聯(lián)系統(tǒng)中備用增量可靠性價值的基礎上，提

6、出備用增量期權的概念，進而提出將計及可中斷負荷的含風電互聯(lián)系統(tǒng)CBM決策問題轉(zhuǎn)化為備用增量期權組合的最優(yōu)購買決策問題建模的思想，以實現(xiàn)決策模型對多種決策影響因素的有機統(tǒng)合。針對備用增量期權具有以發(fā)電容量事故發(fā)生為行權觸發(fā)條件、可多次行權且受行權次序制約的奇異期權特征，為化解由奇異期權特征所造成的備用增量期權組合價值衡量的困境，進一步提出備用增量期權組合單元化分解重組的思路，建立以單元期權組合序列價值最大化為目標的決策模型。RTS-79系

7、統(tǒng)算例驗證了該模型的有效性和自身優(yōu)勢。
　　 保障風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)充裕性需要充裕性資源的協(xié)同策略。風電大規(guī)模集中接入模式下，從資源調(diào)用靈活性的角度出發(fā)，界定并識別電力系統(tǒng)發(fā)電、輸配電、用電等環(huán)節(jié)上的靈活型充裕性資源，提出協(xié)同靈活充裕性資源以促進風電消納的理念。在此基礎上，建立綜合考慮火電、水電和風電發(fā)電技術特性、電力和熱力負荷平衡、輸電容量等多種約束的風電消納能力分析模型。實際算例模擬分析了不同類型靈活資源對系統(tǒng)風電消納能力的影