基于博弈论的风电最佳接纳能力研究

摘要

风能清洁、分布广泛、永不枯竭等特点让风电从众多的可再生能源中脱颖而出，成为目前发展规模最大、发展速度最快的可再生能源，风电在电源中的比例也逐渐提高。然而由于风电具有随机性、间歇性、不确定性等特点，大规模风电并网对电网的稳定性、电能质量和调度机制等方面都提出了严峻的挑战，使得电网在接纳风电的同时必须付出相应的代价，包括调峰、备用、调压等等，直接影响电网的经济性。我国目前实行的可再生能源的法律法规大多是基于促进风电快速发展的思路而设计的，虽然极大地调动了风电企业和地方政府投资风电的积极性，但却由于缺少相应的电网配套建设方案和激励、保障政策，导致了风电场建设规模增长迅速，但是实际利用率低，造成了装机容量严重浪费的问题。因此在风电迅速发展的形势下研究电网的风电接纳能力十分必要。目前关于电网的风电接纳能力研究主要集中在三个方面:一是考虑系统调峰和电网输电能力的风电接纳能力研究;二是基于系统稳定性的风电接纳能力研究;三是基于电力系统经济调度的风电接纳能力研究。可见，目前相关研究主要集中在系统安全性层面而对经济效益方面涉及甚少。因此，基于现代电力系统安全性、经济性的要求，本文旨在从风电并网引起的成本效益出发，分析风电并网带来的系统经济效益问题，探究使系统经济效益最好，同时满足系统安全性要求的风电最佳接纳能力。 本文首先定量分析了风电并网引起的风电场和电网的成本效益以及风电并网带来的环境效益。然后以场网联合系统的经济性最优为目标，计及盈利能力约束、电网安全运行约束等建立了风电最佳接纳能力优化模型，并采用约束整数微分进化算法对最佳接纳能力模型进行了MATLAB编程求解。最后，以RTS79系统为例，并与传统仅考虑安全运行约束的风电最大接纳能力进行对比分析，结果表明采用本文所提模型求得的风电接纳能力较小，系统的经济性较好，证明了模型的有效性和实用性。本文的研究成果可以为风电规划建设决策提供建议。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 电网风电接纳能力的研究现状

1．2．1 考虑系统调峰和输电能力的风电接纳能力

1．2．2 考虑系统稳定性的风电接纳能力分析

1．2．3 基于经济调度的电网风电消纳能力分析

1．3 本文的主要工作

第2章 大规模风电并网影响分析

2．1 风电并网运行特点

2．2 风电并网对系统稳定性的影响

2．2．1 风电并网对系统电压稳定性的影响

2．2．2 风电并网对系统功角稳定性的影响

2．2．3 风电并网对系统频率稳定性的影响

2．3 风电并网对系统电能质量的影响

2．3．1 风电引起的电压偏差问题

2．3．2 风电并网引起的电压波动与闪变

2．3．3 风电并网引起的电网谐波问题

2．4 风电并网对电网调度的影响

2．5 本章小结

第3章 风电接纳能力的博弈理论

3．1 博弈论概述

3．1．1 博弈论的要素

3．1．2 博弈的分类

3．1．3 博弈论的基本特征

3．2 合作博弈概述

3．3 不同情形下风电接纳的博弈分析

3．3．1 政府不作为时风电场与电网之间的博弈分析

3．3．2 政府参与下的风电消纳问题博弈

3．3．3 风电最佳接纳能力博弈模型

3．4 本章小结

第4章 大规模风电并网后成本效益分析

4．1 风电场的成本效益

4．1．1 初期建设成本

4．1．2 运行维护成本

4．1．3 风电场售电收益

4．1．4 风电场补贴政策

4．2 电网成本效益

4．2．1 风电接网费用

4．2．2 辅助服务成本

4．2．3 电网接纳风电的补贴收益

4．3 环境效益

4．4 本章小结

第5章 基于博弈论的风电接纳能力模型

5．1 风电最佳接纳能力模型

5．1．1 目标函数

5．1．2 约束条件

5．2 微分进化算法

5．2．1 微分进化算法的基本原理

5．2．2 控制参数的改进

5．2．3 约束问题的处理

5．2．4 接纳能力优化流程

5．3 算例分析

5．3．1 算例结果分析

5．3．2 传统接纳能力

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢