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摘 要

风电的开发利用，既具有巨大的经济效益，也具有极大的环境效益和社会效益。因为风电增加了电力系统的不稳定性，所以为了既能大幅度利用风能，又能确保电网的稳定工作，必须建立准确的含风电场的电力系统经济调度模型并求解出多目标问题的全局最优解。本文用目标函数和约束条件对电力系统经济调度的要求进行描述，以最小化发电成本作为目标函数，功率平衡等条件作为约束条件。同时，借助计算机语言，应用基本粒子群算法求解并且编制了相应程序。对求得的全局最优解，分析惯性权重、加速常数等参数带来的影响，最后得出结论。

关键词： 基本粒子群算法；经济调度；风电场；发电成本

Economic Dispatching of Power System with Wind Farm

Abstract

The development and utilization of wind power not only has great economic benefits, but also has great environmental and social benefits. Because wind power increases the instability of power system, in order to make full use of wind energy and ensure the stability of power grid, it is necessary to establish an accurate economic dispatch model of power system with wind farms and solve the global optimal solution of multi-objective problem. In this paper, the objective function and constraint conditions are used to describe the requirements of power system economic dispatch. The objective function is to minimize the generation cost and the constraint conditions are power balance. At the same time, with the help of computer language, the basic particle swarm optimization algorithm is applied to solve the problem, and the corresponding program is compiled. For the global optimal solution, the influence of inertia weight, acceleration constant and other parameters is analyzed, and finally the conclusion is drawn.

Keywords:Basic Particle Swarm Optimization;Economic Dispatch;Wind Farm;Generation Cost

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1国内外风电发展概况 1

1.1.1世界风力发电现状 1

1.1.2中国风能产业发展情况 1

1.2研究现状 2

1.2.1风电场出力预测 2

1.2.2含风电场电力系统经济调度 2

1.3 本文研究的主要内容 2

第二章 含风电场的电力系统经济调度的建模 4

2.1常见电力系统经济调度模型 4

2.1.1 目标函数 4

2.1.2 约束条件 6

2.2含风电场的经济调度的模型 6

2.2.1 目标函数 6

2.2.2 约束条件 6

2.3模型转化 8

第三章 粒子群优化算法及算例分析 9

3.1 粒子群优化算法 9

3.1.1 PSO算法原理 9

3.1.2 粒子群算法中的参数分析 10

3.1.3 PSO算法的基本流程 11

3.2 算例分析 11

第四章 结 论 15

致 谢 16

参考文献 17

第一章 绪 论

1.1国内外风电发展概况

人类社会的工业化水平全面提高，导致各种能源的耗量直线上涨。化石能源的大量使用，会引起温室效应和环境污染问题，所以世界各国开始大力开发清洁能源。其中备受关注的可再生能源形式便是风力发电，风力发电是众多清洁能源中技术最成熟、最容易建立大型发电场和并网经济效益最大的发电方式之一。用风能、太阳能和生物质能等形式的可再生清洁能源代替以化石燃料为代表的常规能源，解决人类所面临的能源和环境问题，实现经济、社会和人类的可持续发展，已经受到人们的广泛关注^[1]。

1.1.1世界风力发电现状

进入21世纪20年代，风力发电已经具有了实现商业化发展的成熟技术，成为了“新能源”新兴产业的重要支柱之一。作为目前各种能源中增长最快的一种，全球风力发电能力以年均30%以上的速度增长。2010年，由全球风能理事会、国际环保组织和绿色和平组织共同发布的《全球风能展望》报告中称：到2030年全球风力发电将占整个世界电力的22%^[2]。在亚欧大陆上，风电的开发利用最多，其他各大洲也在努力开发风电。技术最为成熟的是德国、中国、美国等国家。

随着亚洲各国的大规模开辟和风电的全球普及，消纳风电量最多的欧洲板块占全球总消纳量的比重呈现走低趋势。亚洲风电以举世皆惊的速度向前发展，亚洲人民热衷于开发风电产业以带动国家和家乡的经济发展，提高生活水平。其中，中国的装机容量已经超越美国跃居世界第一，印度位居全球第四。

虽然北美洲人民对风电也极其欢迎，但是风力发电在这片土地上的发展十分迟缓，主要原因就是美国这个发达国家对风电的青睐程度持续下滑。拉丁美洲与大洋洲十分相似，两者均拥有较大的发展风电的空间，但他们却热衷于传统能源，风电在全球市场所占的份额微乎其微。虽然非洲拥有大量的风能也希望开发风电，但是由于缺少资金支持，非洲的风能产业最不发达。

1.1.2中国风能产业发展情况

中国风能产业的发展是从无到有再到精湛的过程。最初，各风力发电场的设备和运行方法只能通过进口获得；而今，800kW 风电机组的国产化率已经超过 95%，风机上的国产标签已数不胜数。由于不再受高昂的进口设备的制约，国内开发风能的企业大规模兴起。截止2020年，全国风力发电机组的总装机容量已经超过了810MW，建成70座并网风力发电场。经过中国人民的不懈奋斗和大胆实践，中国能源工业体系呈现出以煤炭为核心、众多新能源交相辉映的局面。在一次能源生产和消费总量中，煤炭所占的比重大约为 75%，石油 17%，天然气 2%，一次电力（水电、核电和新能源发电）6%^[3]。中国的GDP增长维持在中高速水平以后，中国人民越来越重视生活质量。生活环境的好坏已经成为影响中国人民幸福指数的重要因素。所以中国政府着重将“环保”纳入政府工作的关键词中，大力扶持和引导企业开发利用包括风能在内的各类新能源，实现中国的可持续发展。

随着风电并网容量的增长，弃风的规模也前所未有。首先，地理因素和气候因素等不可控因素是造成弃风的主要因素。其次，虽然中国的电力网络建设已经十分发达，但是风电与电网的衔接部分尚未形成完整的体系。这就导致提供风电的企业和需要风电的用户之间存在阻碍，不能及时将风电上网并消耗。所以，电源结构单一、备用容量不足以及调节机制迟钝都会造成大规模的弃风。

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