论文总字数：32523字

摘 要

全球经济的飞速发展需要大量的能源支持。随着化石燃料的日益消耗，人类环保意识的增强，人们对可再生清洁能源的发展越来越重视。风能作为一种取之不尽用之不竭的可再生清洁能源，受到了世界各国的广泛重视。近年来，风力发电表现出了稳健的发展势头。

风电出力呈现波动性、反调峰特性，并入电网时不宜作为独立的电源，常需要其他常规电源平衡其波动。本文主要工作就是以经济调度为基础，建立了计算风电平衡成本的模型，来准确计算常规电源平衡风电波动付出的成本，即风电并网的平衡成本。

具体做法：比对两种场景下（即风电场景与风电出力转换为等效顺负荷场景）系统总成本之差，可计算得到风电的平衡成本。利用C#调用CPLEX的方法，对平衡成本求解模型进行求解。最后，在IEEE118节点系统上进行了算例仿真分析。

结果表明：风电并网容量越大，风电与负荷的变化趋势越不相关，则所需要的平衡成本就越高。

关键词：风能，风力发电，风电并网，平衡成本

Research on balancing cost of wind power gird integration

Abstract

The rapid development of the global economy requires a lot of energy support. With the increasing consumption of fossil fuels and the enhancement of environmental protection, people pay more attention to the development of renewable clean energy. Wind energy as a renewable clean energy which is inexhaustible be inexhaustible, has attracted wide attention all over the world. In recent years, wind power has demonstrated a steady momentum of development.

Because the output of wind power is variable and anti-peaking, it could hardly serve as independent power and often need other conventional power to balance its fluctuation. The main work of this paper is establishing the calculation model of balancing cost based on the economic dispatch, which is used to accurately measure the cost of conventional power for balancing the fluctuation.That is, the balance of the wind power grid integration .

Concrete practice: the balancing cost can be calculated by comparing total power system costs with and without wind power in economic dispatch. The case without wind power is that wind power is replaced by an energy proxy which equals the wind plants’ energy production and does not need other power to balance. The model is solved by C# to call CPLEX. Finally, a numerical case is simulated on the IEEE 118 bus system.

The results show that the more capacity of wind power is and the more irrelevant of wind power and load are, the greater the balancing cost will be spent.

KEYWORDS: wind power, wind power gird integration，balancing cost

目录

风力发电并网的平衡成本研究 I

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 国内外风电发展现状及前景 1

1.2 风电接入给电网带来的问题 4

1.3 风电平衡成本计算方法研究现状 5

第2章 基于优化调度模型的风电平衡成本计算方法 7

2.1 风电平衡成本定义 7

2.2 经济调度模型 9

2.2.1 目标函数 9

2.2.2 约束条件 9

2.3 风电平衡成本计算方法 11

2.3.1 已有风电平衡成本算法 11

2.3.2 本文采用的方法以及与已有方法的不同点 11

第3章 基于优化建模软件CPLEX的风电平衡成本计算模型 13

3.1 CPLEX软件简述 13

3.2 基于CPLEX的平衡成本计算模型 13

3.2.1 目标函数中火电机组发电成本函数的线性化 13

3.2.2机组启停约束条件线性化 14

3.2.3潮流约束处理 15

3.2.4备用需求约束下限确定方法 15

3.3 求解调用方法 16

3.3.1 求解思路 16

3.3.2 算法实现 18

第4章 算例验证 20

4.1 算例系统 20

4.2 相同波动程度，不同并网容量的风电平衡成本计算； 22

4.3 相同并网容量，不同波动程度的风电平衡成本计算； 22

4.4 结果分析 24

第5章 本文结论及展望 25

5.1 结论 25

5.2 展望 25

参考文献 26

附录1 系统参数 29

附录2 支路参数 31

附录3 IEEE118节点系统接线图 37

致谢 38

绪论

国内外风电发展现状及前景

随着化石燃料资源竞争的日益激烈，公众的环保意识的加强，可再生能源受到了越来越多的重视。风电作为一种可大规模开发利用的可再生清洁能源，近年来在全世界范围内得到了快速发展。世界各国都纷纷出台各项优惠政策，如可再生能源义务，差价义务 ^[1] 等，大力支持风电发展。与传统能源相比，风力发电是一种取之不尽的新型能源。从经济角度出发，常规火电机组的发电成本受一次性能源价格的影响，随着化石燃料的逐渐耗尽，其发电成本必将增加，相反的随着技术的不断进步风力发电投资成本却会日益降低。一次，风力发电有望成为竞争力较强的可再生能源发电方式。

根据全球风能理事会(GWEC)统计，2013年全球风电年新增总装机容量35GW，全球累计装机容量达到318.12GW^[2]。截至到2013年底，全球有风电装机的国家超过了80个，约有24个国家的装机容量超过1GW，主要集中在电力市场环境成熟的欧美国家，如图1.1所示。这一数据反映出全球风电区域分布主要集中于发达国家、以及亚洲的一些新兴国家。

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