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摘 要

风能作为当今社会一种极其重要的新能源形式，在世界范围内日益受到重视。把风电接入网络可以将系统中的潮流分布进行改变，并对电网逐渐产生越来越大的影响。为了安全并且不浪费的利用风能的价值，降低电网内因为风电造成的随机性及其他因素的影响，需要对风电消纳能力进行精准的评估分析。本文主要研究影响电网风电消纳能力的因素来对风电消纳能力进行分析并且用随机生产模拟对风电出力进行模拟，最终得到风电消纳能力的结果，主要制约风电消纳的因素是调峰约束、静态安全约束和暂态稳定约束。

关键词：风电消纳；随机生产模拟；MATLAB

Abstract

As an extremely important new form of energy in today"s society, wind energy has received increasing attention worldwide. Connecting wind power to the network can change the power flow distribution in the system and gradually have an increasingly greater impact on the grid. In order to use the value of wind energy safely and without wasting, and to reduce the influence of randomness and other factors caused by wind power in the power grid, it is necessary to accurately evaluate and analyze the capacity of wind power absorption. This paper mainly studies the factors that affect the wind power absorption capacity of the power grid to analyze the wind power absorption capacity and simulates the wind power output with random production simulation, and finally obtains the result of the wind power absorption capacity. The main factor restricting the wind power absorption is the peak regulation constraint. Static safety constraints and transient stability constraints.

Keywords:Wind power consumption,Stochastic production simulation,MATLAB

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2电网风电消纳能力评估方法研究现状 2

1.3本文研究内容 3

第二章 电网风电消纳能力影响因素分析 5

2.1 影响电网风电消纳能力的主要因素 5

2.1.1 调峰约束 5

2.1.2静态安全约束 7

2.1.3暂态稳定约束 8

2.1.4主要因素关系分析 8

2.2小结 9

第三章 电网消纳大规模风电后备用容量需求分析 10

3.1 电力系统的随机生产模拟 10

3.1.1 随机生产模拟的基本概念 10

3.1.2 随机生产模拟的数学原理 10

3.2 风电场出力的随机模拟 12

3.2.1 风电场多状态概率分布模型 13

3.2.2 风电场多状态出力模型 15

3.3 基于可靠性指标约束的系统备用容量计算 16

第四章 基于调峰能力约束的电网风电消纳能力评估 18

4.1调峰能力约束下的电网风电消纳能力评估 18

4.2与传统评估方法的不同 18

4.3 算例分析 19

4.3.1某市电网电源现状 19

4.3.2风电场多状态概率分布/出力模型 19

4.3.3风电并网后系统备用容量 21

4.3.4 调峰能力约束下某市电网风电消纳能力评估 22

第五章结束语 24

致谢 25

参考文献 26

第一章 引言

近年来，风电发展在逐渐成为世界各国的主要发展对象的同时还为我们带来了不菲的经济价值和社会效益。但风力发电作为新能源我们并不能完全对其进行利用且不能完全掌控，特别是大型风力发电并网时，风力发电的经济价值和社会效益不容乐观。风电在电网中发挥着越来越重要的作用，准确地评价区域电网的风电消纳能力，不仅可以避免区域风资源的浪费，而且可以有效地利用区域风电资源，同时也避免了风电快速发展带来的“弃风”问题。本文在学习研究现有评估方法的基础上，分析了优点和不足。并且从影响电网消纳的主要因素调峰能力、静态安全性和暂态故障稳定性的角度，研究了电网风电消纳能力的评估方法。

1.1课题研究背景及意义

自上世纪70年代至今，人们因使用化石能源导致环境被严重破坏，这些不可再生资源也面临着被开采完的局面。现如今，各个国家都在开发新能源，光能、风能、生物质能、太阳能、潮汐能等。其中风能最为受欢迎因为其便于开采、可再生以及对环境无影响等优点。

图1-1 全球风电新增装机容量和累计装机容量统计

图1-2 2005年全球风电新增装机容量比例图

根据世界风能理事会的统计，2000年以来，世界风能发展迅速，如图1-1所示。2006-2009年内风能发展迅速增长，增长率为30%-40%；2009-2013年内风能发展进度减慢进入平缓趋势，增长率基本持平不变；再看2013年往后，全球风电进度再次加快，进入了新阶段。2015年全球新增风电装机容量占比统计如图1-2所示，中国、美国和德国引领全球，共占全球新增市场份额的71.5%^[1]。

图1-3 中国风电新增装机容量和累计装机容量统计

中国风电水平一直处于高速发展的水平，图1-3为2005-2015年新增装机容量统计和累计装机容量统计比较图。2005-2015年来我国风电发展一直呈上升趋势，西北地区的发展最为迅速，其次分别为华北地区、西南地区、华东地区、中南地区和东北地区^[2]。

风能的利用率不可能达到百分之百，与此同时就出现了弃风问题。据国家能源局相关统计，2015年平均弃风率为15%，较2014年提高7%，经济损失180亿元，2015年总装机容量的社会效益大致相同^[3]。

因此，在目前的大环境下，新能源与传统能源的竞争不断提升，风力发电的废弃和局限性问题日益突出。评估并网风电的消耗能力和合理的风电规划布局是一个特定的领域，一个有效的方法是在避免弃风的同时，减少风电场对电网负面影响的不确定性，从而保证电网的安全运行和重要地区风电的健康发展。

1.2电网风电消纳能力评估方法研究现状

就现阶段来看，全球专家一致认定的风电消纳能力方法可以被归纳为工程法、制约法、仿真法和数学法四种。

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