论文总字数：20789字

摘 要

风能已经在全球范围内不断变得流行起来，其发展前景十分繁荣。然而，风力发电自身的间歇性、波动性却也可能会影响电力系统的特性，如电压、频率以及发电的充裕性等，这些都会潜在地增加电力系统的安全隐患。电力系统中的长期的风电量也许不是间歇的，但是一个单一的风力发电场的电量输出在24小时时间段内可能是间歇性的。因此为了确保满足一般的约束条件，在SCUC模型中我们将单一的风电场的间歇性考虑在内，并通过线性转移因子LSF算法将庞大的主问题分解为一个个子问题来求解。通过求解典型算例，验证了该方案的有效性。

关键词：风电、间歇性、波动性、SCED模型、LSF算法

The OPTIMal ALGoRITHMS of unit commitment with wind power generation

Abstract

Wind power has constantly become popular worldwide, and its development will be a very prosperous future.However, the intermittent and volatile nature of wind power generation may impact power system characteristics such as voltages, frequency and generation adequacy which can potentially increase the vulnerability of power systems. The cumulative wind power in a power system might not be intermittent, however the power output of a single wind farm could be intermittent within a 24-h period. Therefore, to ensure that the general constraints in SCUC proposed model, we will take the intermittent of a single wind farm into account, and use LSF algorithm for solving linear typical examples to demonstrate the effectiveness of the program.

KEYWORDS: Wind Power, Intermittent, Volatility, Security Constrained Ecnomic Dispatch Model, Linear Transfer Factor Algorithm

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 5

1.1 研究背景 5

1.2 风电特性及其对电力机组组合的影响 5

1.2.1 风电的发电及运行特性 5

1.2.2 风电对电力系统机组组合的影响 6

第2章 含风电电力机组调度优化算法研究现状 7

2.1 含风电的电力机组组合建模的研究现状 7

2.1.1 确定性调度模型 7

2.1.2 模糊调度模型 7

2.1.3 随机规划调度模型 7

2.2 电力系统机组组合求解的研究现状 8

2.2.1 优先级表法 8

2.2.2 动态规划法 8

2.2.3 人工智能技术 8

2.3 本文主要研究目的、内容及工作 9

第3章 安全约束机机组组合优化模型 11

3.1 引言 11

3.2 场景生成和削减 12

3.3 模型建立 14

3.3.1 问题简述 14

3.3.2 机组组合问题（主问题） 15

3.3.3 场景中可行性检测问题（子问题） 15

3.3.4 网络安全检测（子问题） 17

3.3.5 管理间歇性风力发电纠正和预防方案 17

第4章 LSF（线性转移因子）算法 18

4.1 简介 18

4.2 SF矩阵 19

4.3 算法案例分析 20

第5章 仿真结果与分析 28

6节点系统仿真 28

5.1 未添加场景下支路潮流约束求解结果 28

5.2 添加场景下各支路潮流约束求解结果 31

参考文献 36

致谢 37

绪论

研究背景

随着能源危机和全球气候变暖问题的日益加剧，节能降耗、清洁能源已成为当今社会关注的热点，如何高效利用风电、水电、核能等清洁能源以降低能耗和污染物排放也成为全球性的重大课题。风能作为一种清洁、环保、绿色的可再生能源，也越来越受到世界各国的重视，风能市场也迅速发展起来。众所周知，风能的蕴量十分巨大，据有关部门数据显示，全球的风能总量约为2.74×10⁹MW，其中可利用的风能在2×10⁷MW左右，比地球上可开发利用的水能总量要大上10倍之多。值得一提的是，我国的风能不仅储量很大，而且分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。

据全球风能理事会报道，自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番；2005年全球的风力设施容量已经上升到11531MW，年度增长40.5%；在2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大到27%；2007年已经达到了9万兆瓦，而这一数字到2010年将达到16万兆瓦左右；预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%，这些数据均表明了风能发展的繁荣前景。毫不夸张的说，随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

电力系统机组组合是指根据电力负荷需求，对系统中各类机组的启停和出力进行安排和优化方案。机组组合在电力系统优化运行中占据着很重要的地位，由于它能带来显著的经济效益，所以一直都是现代电力系统每天运行计划的主要的优化任务及重要组成部分，相对于超前调度或实时调度，其对电力系统运行经济性的影响更为显著。

近年来，大规模的新能源并网给机组组合带来了新的困难，因此在维持电网安全、可靠运行的前提下，如何充分利用可调节发电资源，充分发挥风电的作用，已成为电网运行与控制领域研究的热点问题。同时，由于风力发电的波动性和不确定性，我们需要研究先进的机组组合方法，来达到更好地接纳风电的目的。

风电特性及其对电力机组组合的影响

风电的发电及运行特性

风是地球上由太阳辐射热引起的的一种自然现象，。太阳照射到地表，由于地表各处受热不同，由此产生温差，从而引起大气的对流运动，也就形成了风。据估计，可以到达地球的太阳能，只有约2%转化为风能，但由于太阳能基数的量级之大，风能的总量仍然十分可观。据相关数据显示，全球可利用的风能比地球上能开发利用的水能总量要大10倍之多，因此如何充分利用风能的优势将对缓解能源危机及生态环境恶化问题的解决起到巨大的作用。

风能和其他能源相比，有其非常明显的优点，但同时也存在着与生俱来不可避免的缺陷。众所周知，风能的优点包括其蕴藏量十分巨大，并且没有污染，属于可再生能源，加以处理可循环利用。其分布非常广泛，从内陆到沿海，几乎无处不在。但同时风能也存在着非常令人头痛的缺点，风能的能量密度很低，并且具有不稳定性，即所谓的波动性较强，不同地区、不同季节，甚至不同的时刻下都存在着较大的差异，这就对风电的预测提出了非常高的要求。

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