我国解决风电充风的组合途径及优化模型研究

【摘要】2005年以来,中国风电产业快速发展。截至2013年底,中国风电累计装机容量达到91744.6MW,高居全球首位。中国风电装机主要分布在东北、华北与西北地区,总体呈现出风电大规模集中建设且远离负荷中心的的特点。风电的地理分布特性在一定程度上影响了风电出力的消纳水平。2013年,中国风电弃风电量达到150亿kWh,折合经济损失达到75亿元以上。风电产业严峻的弃风形势在宏观层面不利于风电产业的可持续发展,阻碍发电结构调整的进程,进一步则影响了中国经济低碳化的发展；在微观层面则不利于风电项目经济效益的实现,致使风电开发商难以在计划运行年限内回收投资费用。风电消纳是全球性的问题,西方国家均积极开展风电消纳的研究工作。在政策层面出台风电产业发展规划以及与之相适应的激励政策；在经济层面则予以优惠的电价、税收策略；在社会层面则鼓励调峰电源与风电协调调度,引导社会用电转移等；在技术层面则积极发展风机技术、风电预测技术与风电调度技术。各层面的风电消纳途径并非独立存在的一个研究点,各途径的组合可以将各个点串联成线,线与线的交叉则形成风电消纳途径优化的研究面。本文围绕风电消纳的问题,在归纳中国风电产业发展现状的基础上,重点研究了风电弃风对风电项目的经济影响,需求侧协助消纳风电的组合途径优化,发电侧协助消纳风电的组合途径优化,需求侧与发电侧联合协助风电消纳的组合途径优化以及风电消纳途径选择的综合评价。关于弃风对风电项目的经济影响,结合不同风电资源区域在不同电价水平、不同利用小时情景下,测算了风电项目资本金利润率、动态投资回收期以及内部收益率状况。测算结果表明在当前风电弃风分布状况下风能资源丰富区域的经济效益较其它区域要低。展望未来中国将逐步收紧在风能资源丰富地区的风电项目投资。关于需求侧协助风电消纳的组合途经优化,首先分别针对大用户协助消纳、电力外送以及分时电价三种风电消纳途径对风电消纳的影响展开研究,研究结果表明需求侧风电消纳途径的实施有助于扩大风电的消纳能力,而随着需求侧消纳途径的深化,消纳水平将进一步提高。另外,将需求侧的消纳途径进行组合优化,研究结果表明组合优化能够深化风电消纳水平。关于发电侧协助风电消纳的组合途径优化,首先针对风电接入电网后风电对火电的发电绩效的影响以及火电参与调峰程度对风电弃风的影响进行分析,并构建了火电提供辅助服务的经济补偿模型。其次,分别针对储能系统协助消纳与碳交易机制两种风电消纳途径对风电弃风的影响展开研究,研究结果表明发电侧消纳途径的引入有助于解决风电的弃风问题。最后,对储能系统与碳交易机制进行组合,研究其共同作用下风电的弃风状况,优化结果表明发电侧组合途径具有深化风电消纳的实施价值。关于需求侧与发电侧联合协助风电消纳的组合途径优化,首先分析了需求侧参与下火电为风电调峰的发电绩效,结果表明需求侧的参与有助于优化发电侧发电效率。进一步,分别针对大用户与储能系统,电力外送与储能系统,分时电价与碳交易机制三种需求侧与发电侧联合优化下,风电的消纳水平展开研究,优化结果表明需求侧消纳途径与发电侧消纳途径的组合有助于扩大风电的消纳水平。关于风电消纳途径选择的综合评价,从经济效益、环境效益和社会效益三个角度出发建立了不同消纳方式下风电项目综合效益评价指标体系,并分别采用局部模糊综合评价方法、物元可拓综合评价方法对储能、外送和大用户直购电三类消纳方式下的风电项目综合效益进行算例分析。
【作者】董安有；
【导师】谭忠富；
【作者基本信息】华北电力大学，技术经济及管理，2014，博士
【关键词】风电；弃风；组合途径；综合评价；机组组合；

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