论文总字数：28642字

摘 要

随着近年来能源革命的兴起和各项环保政策的出台，可再生能源发展迅猛，其中又以风电为最。风电具有不可预测性、波动性和反调峰特性等特点，风电的这些特点就使得它在并入电网之时往往会对电力系统的安全平稳运行造成威胁，所以供电商为了能使电网安全稳定地运行，常常会弃风。而这样的弃风现象是对风资源的大大的浪费，也不符合国家鼓励新能源发展的政策。我们传统的发电机组主要为火电机组，而火电机组由于其启停所需的时间较长，所以它的调节性能不够好，灵活性较差。当我们大规模地向电网接入风电时，就需要电网中存在一些具有灵活性的电源来进行调节，从而保证电网的安全平稳运行。

为应对上述问题，本文在系统中加入了储能装置，对储能系统的选址、容量选择做了规划，并结合了基于价格的需求响应的方法，借此来提高含风电系统的灵活性。所提出的模型以运行费用最少为目标，为方便计算采用了简化的机组组合模型。本文建立的是一个混合整数非线性规划模型，使用世界银行所开发的通用代数建模软件（General Algebraic Modeling System ,GAMS）来对这个模型进行求解计算。用几个不同的情况分析了储能系统和需求响应对系统运行的影响验证了本文的模型具有可行性与有效性。

关键词：风电 储能系统 需求响应 GAMS

Flexible Power Load Planning Considering Wind Power Integration

Abstract

With the rise of energy revolution and the introduction of various environmental protection policies in recent years, renewable energy has developed rapidly, among which wind power is the most important. Wind energy has the characteristics, such as lack of predictability, variability and the reverse peak shaving, etc., the characteristics of wind power could pose a threat to the safety and stability of power system operation,when incorporated in electrical. Therefore, in order to ensure the safe and stable operation of power grid, power suppliers often abandon wind. Such abandonment is a great waste of wind resources, and is not in line with the national policy to encourage the development of new energy. Our traditional generating units are mainly thermal power units, and thermal power units because of its long start-up and shutdown time, so its regulation performance is not good enough, and its flexibility is poor. When we connect wind power to the power grid on a large scale, we need some flexible power supply to adjust, so as to ensure the safe and stable operation of the power grid.

In order to solve the above problems, this paper adds energy storage devices to the system, makes a plan for the location and capacity selection of the energy storage system, and combines the price-based demand response method to improve the flexibility of the wind power system. The objective of the proposed model is to minimize the operating costs, and a simplified unit combination model is adopted for the convenience of calculation. This paper establishes a mixed integer nonlinear programming model, which is solved by using the General Algebraic Modeling System (GAMS) developed by the World Bank. The effects of energy storage system and demand response on system operation are analyzed by several different cases, and the feasibility and validity of the model are verified.

Key Words: Wind Power;ESS;DR;GAMS

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.1.1风电发展状况 1

1.1.2风电的特性 2

1.2风电接入电网规划带来的挑战 2

1.3风电接入下灵活性电源负荷规划研究现状 3

1.4本文研究工作简介 5

第二章 储能系统和需求响应 6

2.1储能系统在可再生能源领域的应用 6

2.2储能类型及作用 6

2.2.1机械储能 6

2.2.2电磁储能 7

2.2.3电化学储能 7

2.3储能系统在含风电的动态经济调度中的作用 8

2.4 需求响应 14

2.4.1 基于价格的需求响应 15

2.4.2基于激励的需求响应 15

2.5本章小结 16

第三章 考虑风电接入的灵活性电源负荷规划模型 17

3.1灵活性定义 17

3.2考虑风电接入的灵活性电源负荷规划模型 17

3.3数学模型 19

3.4本章小结 19

第四章 算例分析 19

4.1考虑风电接入的灵活性电源负荷规划模型测试系统基本情况 20

4.2算例分析 22

4.2.1算例结果 22

4.2.2结果分析 28

4.3本章小结 28

第五章 总结与展望 29

5.1总结 29

5.2展望 29

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1风电发展状况

能源是人类社会发展必不可少的一环，能源问题与我们每个人息息相关。随着科技的进步，社会经济的不断发展，能源的使用呈现出一个迅猛增长的状态。世界性的能源危机、环境污染、气候变暖等问题不断加剧。为了应对这一系列的问题，绿色可再生能源的开发利用受到了世界各国的重视。

风能作为一种清洁能源，以储量较大、分布比较广泛及基础建设周期较短的优点在一众可再生能源中脱颖而出，成为了世界上许多国家的首选替代能源。风电的应用对于缓解能源危机，缓解环境污染问题有着十分重大的意义。尽管风电场的造价成本要高于普通的火电，但国家仍然十分支持风电的发展，甚至下发了补贴。自21世纪以来我国的生产总值每年都在以一个非常高的速度在增长，与此同时就带来了能源消耗的问题，同时也对环境产生了污染。为应对这一问题实现我国经济、能源、环境的可持续发展，就要加强对可再生能源的开发利用。而国家也确实出台了《中华人民共和国可再生能源法》来推动新能源的发展。我国的风资源非常多，内蒙古、青藏高原、甘肃、东南沿海等地区都十分适合发展风电，有非常高的开发利用价值。

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