论文总字数：26691字

摘 要

如今的地球，资源缺乏，天然气、石油等资源终有一日会耗尽。由于能源、环境问题的逐步显著，风电这种清洁能源越来越不可忽视。

风力发电在世界各地的快速发展，已彰显出了其明显的经济效益与环保效益。风电作为一种可再生清洁能源，也由于其无污染、可再生、总资源存储量大等特点愈来愈得到各国的重视。

伴随着风力发电在电源中的比重不断扩大，其本身所具备的波动性、随机性、与不稳定问题对与电力系统运行的不良影响也愈来愈明显。特别的，我国的风电发展相当不平衡，由于风能资源的地理限制，风电主要分布在“三北”地区——华北、东北、西北。但是“三北”地区的电源结构中，主要都是煤电，十分缺乏具备柔性调节能力的电源种类。

长时间以来，电网调峰调频十分困难，没有办法有效地去平衡风电的波动对于电网造成的冲击效应。冬天来了之后，雨水少了，风轮机没水，可是风力很大，风电机组大力发电，煤电要供热，所以几种情况相互叠加，造成电网压力巨大，调峰更加困难，风电消纳能力被严重影响。因此个别地区风力发电的发展与系统平稳运行相互矛盾，影响逐步凸显，进而导致弃风现象层出不穷。

另外，大量“弃风”现象的出现，其主要原因之一，在于电网的规划和风电场的规划不匹配，风电消纳能力的分析计算方法特别单一而且不准确。还有，风能资源集中分布在偏远山区，要通过长远距离的传输才能够到达耗电负荷集中的经济发展快速地区进行消耗。然而，电网建设周期一般大于风电开发周期，以至于相配套的电网建设项目很难继续进行，当前已造成很多地区有风电送出不易的状况。

本文题目是“基于最小弃风的风电消纳相关问题研究”，这个命题的主要工作如下：首先，简单介绍了国内目前风电消纳方面的研究现状及遇到的困难，根据这些建立了风速预测和功率预测模型，并准确预测功率。接着，画出了负荷曲线和风电功率曲线。然后，建立了电价模型，计算了企业节约的成本。最后，进行了储能的研究，主要是对抽水蓄能与风电的联合运行模型进行了研究。

关键词：风电消纳，功率预测，电价模型，抽水蓄能

Abstract

Today, the Earth is in lack of resources. Resources such as natural gas, oil will run out someday. As energy and environmental problems are becoming increasingly severe, wind power, a clean energy, cannot be ignored.

The rapid development of wind power around the world, have been widely recognized for its significant economic and environmental benefits. More and more countries attach considerable attention to wind power because it is a renewable clean energy with a huge total storage capacity, which is non-polluting and renewable.

With the proportion of wind power in the power supply continues to expand, the volatility, randomness and instability exert apparent adverse effects in power system operation. In particular, China's wind power development is quite uneven, due to the geographical limitations of wind energy resources, wind power locates mainly in the "Three North" regions - north, northeast, northwest. But the power structure of the "Three North" regions, the vast majority is coal, and are lacking in flexibility with the ability to regulate the type of power.

For a long time, power peaking FM is very difficult, there is no way to effectively balance the shock effects in grids caused by fluctuations of wind power grid. When winter comes, there is less rain, the wind turbine is in short of water, but wind is in abundance. Strong wind turbine generates power, coal is used to heat, so the superposition of several factors brings the power grid tremendous pressure, which makes power peaking FM more difficult, and wind power consumptive ability is seriously affected. Therefore, the development of wind power in certain areas conflicts with the system running smoothly, which led to abandoning the wind phenomenon abound.

In addition, a significant reason of "abandoning the wind" phenomenon is that the planning of wind farm and the planning grid do not match, analysis and calculation method of the absorptive capacity of wind power is particularly monotonous and inaccurate. Also, wind energy resources are concentrated in the remote mountainous areas, it needs long distance transmission to the rapid economic development in regions consumption. However, power grid construction period is typically longer than wind power development cycle, so that the support of the power grid construction projects is difficult to continue, resulting in a lot of areas with have wind power have no access to sell power out.

This article entitled " Research of wind power consumptive issues based on the minimum wind power curtailment" deals with main problems as the following: It describes the status of the current risk consumptive research areas and the difficulties encountered in the country briefly , according to the established wind speed forecasting and power prediction model and predict the power, and then, draw the load curve and wind power curve, and then set up a price model to calculate the cost of business savings. Then studied energy storage, pumped storage and mainly for joint operation of the model of wind power were studied.

Key words: wind power consumption，power prediction，electricity price model,pumped storage

目录

第一章. 选题背景及意义 5

第二章. 风电消纳简介 6

2.1风电消纳的概念 6

2.2风电消纳制约条件 6

2.2.1电网影响因素 6

2.2.2风电场影响因素 6

2.3风电消纳方法 8

2.3.1 并网消纳 8

2.3.2 非并网消纳 8

2.3.3 风电消纳模式的选择 8

2.4 本章小结 9

第三章. 基于效益最大化的风电消纳方法 10

3.1 出力模型 10

3.2 负荷模型 21

3.3 价格模型 22

3.4 企业获利 23

3.5 算例分析 24

3.6本章小结 28

第四章. 基于储能的风电消纳运行方式 30

4.1采用抽水蓄能进行储能的风电消纳模型 30

4.1.1 风电—水电联合运行分析 30

4.1.2 抽水蓄能电站 31

4.1.3 风电—抽水蓄能模型 31

4.2 可调度的风电—抽水蓄能联合运行 32

4.2.1 风电—抽水蓄能联合运行方式一 33

4.2.2 风电—抽水蓄能联合运行方式二 33

4.2.3 风电—抽水蓄能联合运行方式三 33

4.3 风电—抽水蓄能联合运行的容量 34

4.4 本章小结 34

第五章. 结论与展望 36

第六章. 致谢 37

第七章. 参考文献 38

第一章. 选题背景及意义

二十一世纪的世界是飞速发展的世界，工业化建设进程大踏步向前，能源消耗问题最终放到了面前，探索清洁、高效的能源成为了首要之事。国家在这方面也是大力支持，近期出台的某些政策就证实了这一点，跟着这股潮流，相信国内的风电行业会发展的越来越好。

风电能量作为一种可再生的能源，其具有的清洁性也备受社会喜爱，当今发展的技术也比较成熟，发展速度也很快，各种风电行业之间的交流状况也较好，所以比较适合于实际投入市场，大力倡导。对于风力发电的研究工作，国内外很多学者都有很大热情。但风电也有其显著的缺点。与火电和水电及其他常规能源，比较起来，风电的波动性太大，间歇时间大，较难预测等很多缺点。近些年伴随风机的装机容量的大大增加，风电的规模逐渐增大，其影响也愈来愈大。此外，大规模的风电并网对电力系统的影响也是多方位的，系统调峰调频是其中需要考虑的重要一点。伴随着风电在电源结构的比重逐渐增加，其对电力系统平稳运行的影响逐日增加，某些地区风电的大发展与系统运行出现了不可调和的矛盾，导致弃风的现象频频出现，风电消纳已然成为阻碍中国风电良性发展的首要问题。为了确保风电可以消纳，当务之急，是需要在规划设计时期对电力系统可以接受风电的能力进行分析与计算。再者，调峰能力是阻碍风电消纳的重要原因之一。目前对调峰调频能力的研究，很多国内的文章都作了详尽介绍，顺带也分析了电力系统风电消纳的能力和具体指标。

积极开发和利用风电，其对调整国内能源结构、增加国内能源供应、改善环境、面对气候变化、实现良性发展等具有十分重要的意义。

由于风力开发具备的适宜大规模利用开发、控制方法成熟和可投入市场发展等等优点，以及其对调整电力系统整体的电源性能、保护环境、可再生等特别的优点，越来越受到人们的喜爱。并因此得到了合理的开发和利用。

江苏目前也已经有了许多风电场接入电网运行，比如盐城一带。但是，由于风力发电的波动性、随机性与不确定性，风电并入电网会对接入地区的电力系统平稳运行带来很大影响，因此对江苏现有风电场运行特性进行研究分析，十分必要。

本文根据风电发展的历史过程，对国内外风电发展模式进行理论分析，并结合我国目前的实际情况，分别从发电方、输电方、负荷消纳风电所面临的困难，提出了企业参与风电消纳的消纳模式。

本篇论文的标题就为基于最小弃风的风电消纳相关问题研究。作为“基于最小弃风的风电消纳相关问题研究”这项命题的基础,本文建立了风速，风电机组和风电场的数学模型，并准确地预测了风电功率。然后画出了负荷曲线和风电功率曲线，接着建立了电价模型，计算了企业节约的成本。然后进行了储能的研究。主要是抽水蓄能与风电的联合运行研究。

第二章. 风电消纳简介

2.1风电消纳的概念

风电消纳是指：通过各种渠道将风电平稳安全地送到负荷侧的过程，而风电的消纳能力是指：电网可以容纳风电的容量。风电消纳是目前风电发展最大的困难之一，由于地域自然条件不同的原因，直接导致了风能的分布不合理，致使大量弃风限电状况存在，严重浪费资源。

2.2风电消纳制约条件

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