風(fēng)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(fēng)電并網(wǎng)給以傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)可靠性理論為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)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(yùn)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(yùn)及合理的非計劃停運(yùn)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(fēng)電的逆調(diào)峰性、隨機(jī)性和間歇性造成風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的充裕性決策問題更加復(fù)雜;雖然從節(jié)能減排的意義上看，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)改善了電源結(jié)

2、構(gòu)，但從可靠性乃至經(jīng)濟(jì)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(fēng)電場投資建設(shè)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(cè)重點(diǎn)，圍繞風(fēng)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(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的充裕性保障提供決策工具。在當(dāng)前我國乃至全球大力發(fā)展風(fēng)電的形勢下，本論文領(lǐng)域的科學(xué)研究不僅具有學(xué)術(shù)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(fēng)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(fēng)電場與常規(guī)機(jī)組在投建時機(jī)上的協(xié)同，考慮風(fēng)電場間的風(fēng)速相關(guān)性，定義了投資時序矩陣和投運(yùn)狀態(tài)矩陣用以刻畫風(fēng)電場群和常規(guī)機(jī)組在投資與運(yùn)行中的時序關(guān)聯(lián)關(guān)系;采用調(diào)峰能力缺額風(fēng)險值(value at risk，VaR)指標(biāo)量度投資時序的調(diào)峰容量充裕性風(fēng)險，并提出計及風(fēng)速相關(guān)性的調(diào)峰充裕性風(fēng)險評估方法;采用期權(quán)組合價值衡

4、量風(fēng)電場群投資時序的經(jīng)濟(jì)性，并建立考慮風(fēng)電投資成本學(xué)習(xí)效應(yīng)的投資時序經(jīng)濟(jì)性評估模型;構(gòu)建統(tǒng)籌風(fēng)電場群投資經(jīng)濟(jì)性和調(diào)峰充裕性風(fēng)險的雙層模型，引入風(fēng)險當(dāng)量系數(shù)解釋模型中罰因子的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(fēng)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(jì)性的廣義

5、量度，將含風(fēng)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(yùn)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(diǎn)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(yīng)用期權(quán)理論建立計及可中斷負(fù)荷的含風(fēng)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(fēng)電互聯(lián)系統(tǒng)中備用增量可靠性價值的基礎(chǔ)上，提

6、出備用增量期權(quán)的概念，進(jìn)而提出將計及可中斷負(fù)荷的含風(fēng)電互聯(lián)系統(tǒng)CBM決策問題轉(zhuǎn)化為備用增量期權(quán)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(jī)統(tǒng)合。針對備用增量期權(quán)具有以發(fā)電容量事故發(fā)生為行權(quán)觸發(fā)條件、可多次行權(quán)且受行權(quán)次序制約的奇異期權(quán)特征，為化解由奇異期權(quán)特征所造成的備用增量期權(quán)組合價值衡量的困境，進(jìn)一步提出備用增量期權(quán)組合單元化分解重組的思路，建立以單元期權(quán)組合序列價值最大化為目標(biāo)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(fēng)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(fēng)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(jìn)風(fēng)電消納的理念。在此基礎(chǔ)上，建立綜合考慮火電、水電和風(fēng)電發(fā)電技術(shù)特性、電力和熱力負(fù)荷平衡、輸電容量等多種約束的風(fēng)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(fēng)電消納能力的影