大规模风电并网系统洁净经济优化调度研究

兼顾能源效率、环境保护、风电特性和系统性能优化的风电并网系统调度策略是风电并网的一个瓶颈问题。课题针对风电环保、欠风和弃风形成的增益、惩罚和补偿成本、风电出力预报采信标准、储能容量及响应速度、风电并网容量和系统特性相互作用机理等影响风电并网系统洁净经济调度的关键问题，建立充分反映能源资源稀缺程度、环境损害成本和电力发展需求的风电电价模型；在采用蒙特卡洛法研究风电出力概率分布模型基础上，提出以风电并网容量最大为目标以消除火电机组低载燃油运行或停机热备用为约束条件的系统储能容量和响应速度优化配置计算模型；提出满足风电并网系统调度尺度要求的风电场出力预报采信标准；重点研究构建多目标合并为单一目标的洁净经济优化调度模型和算法，揭示风电调度并网容量与系统性能优化的相互作用机理。采用理论分析、数字仿真和实例动模仿真验证相结合的研究方案。课题成果为国家能源、环境保护和电力工业发展战略提供理论依据。

项目建立了风火储发电计及投资和营运的补偿成本计算模型、风电备用容量处罚成本和风电弃风补偿成本及风电洁净发电奖励成本计算模型、储能补偿风功率预测误差和平抑风功率波动的旋转备用容量折算成本计算模型、火电环境污染及治污折算成本计算模型，风电价格政策保护的电力发展需求成本模型；建立了兼顾能源效率和风火储发电特性及系统性能优化与电力发展需求的电价计算模型。.揭示了风电实际出力的概率分布与储能装置容量和响应速度间的相互关系，提出了基于正态分布的风电场储能容量估算方法和基于电网负荷分布规律的风电反调峰判据及风电宽幅波动判据，建立了利用储能修正风电预测误差、抑制风电反调峰和宽幅波动，以储能容量最小和风电并网容量最大为目标且满足响应速度要求的储能容量优化配置计算模型，编制了其计算软件，引入储能经济因子对储能效果进行了评估；并以新疆某风电场验证了可行性。.从系统能容忍风电场出力预报误差极限和提高风电场并网系统调度决策质量角度，动态分析了预报误差对风电场并网系统的影响程度，基于“风电有限全额并网”经济调度策略和风电场出力预报在时间和精度尺度方面的要求，提出了风电场短期出力预报预评估概念和标准，构建了风电场短期出力预报预评估判据，对新疆某风电场短期出力预报进行了预评估。.通过新疆直调风电出力对主网的影响分析，构建了误差分层平抑风电出力预报误差带标尺体系和高穿透功率风电并网系统调度多维标尺体系，建立了风电并网系统洁净经济日前调度、+∞调度、+δ调度、25%区（实时）调度计划模型，基于GA算法对风火储发电合成出力总运行成本最小的经济优化调度进行了仿真计算和效益评估。.课题组还发现参数不精确的风电场等值模型和风电场与电网协调控制策略是制约大规模风电并网及优化调度的关键问题，因此提出了等值损耗功率法的风电场集电线路等效模型和动态等值法的风电场等效模型及改进加权法的风电机组参数聚合模型与采用AGC和AVC及储能进行源－网－荷时域动态自适应协调控制思路，对风储并网控制策略进行了基于二阶广义积分的变流器电网同步法研究，但等效建模未包含风电机组整流逆变器的等值、控制策略未考虑实时动态正常与故障切换自适应特征，需要进一步研究完善。.另外课题组还探讨了电力系统中长期负荷预测综合建模、含风电电力系统规划问题、电网故障电压检测方法，还将相关的研究经验运用于对光伏发电及其并网技术的研究，并取得了一些成果。