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(dòng)我國(guó)社會(huì)各界的神經(jīng)，大力治理環(huán)境污染、構(gòu)建低碳社會(huì)，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展既是國(guó)際社會(huì)廣泛共識(shí)，更是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。今年的全國(guó)人民代表大會(huì)上，低碳發(fā)展已經(jīng)作為一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略被提出，能源消費(fèi)的低碳化將會(huì)給我國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效應(yīng)，同時(shí)將避免一次能源枯竭帶來(lái)的危機(jī)。
　　風(fēng)能是地球表面大規(guī)?？諝饬鲃?dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)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(wú)污染的特點(diǎn)，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(guó)已經(jīng)形成了成熟運(yùn)營(yíng)模式，在脫離政府補(bǔ)貼的情況下可以與傳統(tǒng)能源在市場(chǎng)上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，如丹麥、美國(guó)。我國(guó)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(jī)組有效風(fēng)功率密度可高達(dá)200～300W/m2，有的甚至可達(dá)500W/m2以上。由于我國(guó)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(jī)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(guó)并網(wǎng)

3、風(fēng)電裝機(jī)容量首次突破1億千瓦，達(dá)到10004萬(wàn)千瓦，繼續(xù)穩(wěn)居我國(guó)第三大發(fā)電類(lèi)型和世界風(fēng)電裝機(jī)首位。
　　然而，在龐大的裝機(jī)容量背后也隱藏著一些令人憂慮的問(wèn)題。自2011以來(lái)，我國(guó)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(guó)風(fēng)電累計(jì)平均利用小時(shí)數(shù)1884小時(shí)，相比2013年又下降160個(gè)小時(shí)。個(gè)別省區(qū)風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)甚至低于盈虧平衡點(diǎn)，不僅造成了大量資源的浪費(fèi)，還給企業(yè)帶來(lái)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(duì)當(dāng)前風(fēng)電消納形勢(shì)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(gè)角度對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納問(wèn)題展開(kāi)研究，構(gòu)建決策模型及方法，最后為決策模型提供保障機(jī)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(wèn)題的第一步。該部分首先對(duì)低碳背景下大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納面臨的問(wèn)題展開(kāi)分析，從低碳背景下風(fēng)電并網(wǎng)價(jià)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(jì)調(diào)度瓶頸分析三個(gè)方面展開(kāi);然后，基于對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)瓶頸分析結(jié)果確定文章的四個(gè)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(yíng)策略及低碳電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展運(yùn)行機(jī)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(jì)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(duì)于促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展

6、有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。本部分針對(duì)含風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)，重點(diǎn)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(chǔ)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(chǔ)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(shù)來(lái)描述風(fēng)力發(fā)電的特殊性，建立隨機(jī)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(dòng)性等特點(diǎn)，風(fēng)電場(chǎng)的接入對(duì)電源規(guī)劃就有了新的要求，既不能把風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)單地作為負(fù)負(fù)荷來(lái)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(diǎn)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(jiàn)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(wèn)題，然后進(jìn)一步考慮其他新能源及儲(chǔ)能方式，對(duì)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(wèn)題展開(kāi)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(jì)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(jì)調(diào)度模式，從理論上闡明實(shí)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(jì)調(diào)度的基礎(chǔ)上，考慮各機(jī)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(jì)調(diào)度模型;最后通過(guò)變搜索半徑優(yōu)化的多目標(biāo)粒子群算法(RMOPSO)對(duì)模型進(jìn)行求解，并將其與傳統(tǒng)求解方法的求解精度和速度進(jìn)行了對(duì)比。
　　(5)我國(guó)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)消納保障機(jī)制研究。解決大規(guī)模棄風(fēng)問(wèn)題首先需