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1、 学号： 常 州 大 学毕业论文2021届题 目 含风力发电的电力系统经济调度 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导教师 专业技术职务 二零一二年五月含风力发电的电力系统经济调度摘要： 随着煤、石油、天然气储量的日益减少和二氧化碳等温室气体的不断增加。全球气候变暖，海平面上升。新能源的利用越来越受到人们的重视，风能作为一种干净的、储量极为丰富的可再生能源，是新能源领域中最重要、开发前景最好的能源之一。由于风能的随机性，风力发电使得电力系统调度的不确定性因素增加，对电力系统经济调度提出了新的要求。根据火电厂和并网风力发电机组经济调度的特点，建立含风力发电的电力系统经济调
2、度模型。并采用混合整数规划法来解决含风力发电的经济调度问题。通过算例可知，风电的参加减小了系统运行的燃料本钱，改变了常规火电机组的启停和出力。本文充分利用了风电清洁可再生的特点，减少的高能耗火电机组的启停，到达节能减排的目标，实现低碳生活。关键词：电力系统； 风力发电； 混合整数规划法 Economic Dispatching of Power System including Wind Power GenerationAbstract：With increasing of coal，oil and natural gas reserves dwindling and carbon dioxi
3、de and other greenhouse gasesGlobal warming causes sea levels rising. The use of new energy is receiving more attentionWind energy as a kind of clean，abundant reserves renewable energy is the most important energy of new energy source.Due to the randomness of wind energy, the use of wind power will
4、increase the uncertain factors of the power system dispatching, and new demands of the economic dispatching of the power system should be raised. According to the characteristics of economic dispatching of thermal plants and wind power, and established economic dispatching model of power system incl
5、ude wind power. The mixed integer programming approach theory is used, which aims to solve the problems between the wind power units and thermal units. Examples indicate that the combination of wind and thermal power will reduce the fuel cost of the running system, the conventional units status of o
6、n and off and their outputs are also affected. In this article, the clean and renewable characteristics of wind power is fully used, reduced the thermal units status of on and off. It can achieve emissions-reduction targets, and low carbon life will come true. Keywords：power system, wind power gener
7、ation, mixed integer programming approach目录摘要IAbstractII目录III1 引言11.1 课题研究背景及意义11.1.1 研究背景1研究意义11.2 风力发电现状和开展趋势21.2.1 全球风电的开展现状2国内风能开展现状3风力发电的开展趋势41.3本文的主要工作72含风力发电的电力系统经济调度82.1 风电的优势和局限性82.2 风电并网对电力系统的影响92.2.1 风电并网对电网电压的影响9 风电并网对电力系统暂态稳定性的影响92.3传统火电机组优化调度模型102.3考虑风电的电力系统经济调度模型112.3.1 设计思路11 目标函数12约
8、束条件123电力系统经济调度算法143.1 优化问题及其分类143.2优化问题解决方法16优化算法目前的开展状况16启发式方法17动态规划法18混合整数规划法18拉格朗日松弛法19遗传算法203.3算法比拟和选择214 软件介绍及算例分析224.1 程序的编制、运行与调试22 CPLEX介绍22 程序的运行及调试244.2算例分析24不考虑风力发电的火电厂经济调度24考虑风力发电的火电厂经济调度255 结论与展望26参考文献27附录281 引言1.1 课题研究背景及意义 研究背景近年来，人们普遍关注能源和环境问题。一方面，化石燃料消耗的大幅攀升，以及化石燃料的不可再生性，在本世纪上半页即将耗尽
9、。促使人们更多地关注资源问题对未来可持续开展的影响；另一方面，全球变暖已经成为环保人士关心的核心问题。21世纪能源危机迫在眉睫，世界经济的开展以及我国的现代化建设，都得益于化石能源的广泛应用；由于化石能源的不可再生性，在本世纪上半叶化石能源将被人类消耗接近枯竭，所以在枯竭之前人们努力研究新能源，争取在化石能源枯竭之前找到合理的代替品。近年来，随着我国改革开放的进一步深入，国民经济的飞速开展，能源进口需求激增、供需矛盾日益紧张，世界能源国的对我国经济开展的控制越来越强，我国在新能源的投入加强了很多。另外，人类滥用化石能源，对煤，石油，天然气等资源毫无节制的使用，全球的气候和环境已经发生了很大的变
10、化，气候变暖，海平面上升，已经对人类的生存和开展开展形成了严重威胁，降低因化石能源使用所产生的温室气体的排放已成为人们的共识。1997 年?京都议定书?(Kyoto Protocol)的签署标志着各国开始采取共同措施致力于解决温室气体排放1。作为一个开展中国家，中国目前还不需要进行减排的任务，但是我国粗狂的开展模式以及以煤炭为主要能源，和能源利用率低的原因，使得煤炭生产与消费、SO2排放量均居世界首位，世界第二的二氧化碳排放国。我国正面临着国际减排压力，形势严峻。风能资源具有蕴量巨大，全球的风能约为2.74109MW，其中可利用的风能为2107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。人
11、们自古就利用风能来抽水、磨面等工作；近年来，随着科技的开展，对清洁能源的重视，人们把目光投向了风力发电，风力发电技术的越发成熟，利用率越来越高，投入的几组越来越多，产生的电能也随着增加。研究意义风电是一种潜力很大的新能源，他不需要使用化石能源，不占耕地，运行本钱低，无污染，更不会产生辐射等隐形污染，它是一种清洁的可再生资源。我国幅员辽阔，风力资源丰富，电能消耗量大，所以风力发电在我国有着美好的前景。我们应该大力扶持对风力发电以及对含风电的电力系统经济调度的研究。电力系统经济调度是电力系统经济运行的重要课题，其目标是实时调度发电机组出力，以较少的发电本钱保证机组发电与用电负荷之间的平衡。由于风力
12、发电不消耗化石燃料，中国政府制定了可再生能源法限定电网公司必须全数收购所有可再生能源发电。因此，风力发电占全系统装机容量的上升将对我国电力系统的经济、稳定运行造成重大的影响。1.2 风力发电现状和开展趋势 全球风电的开展现状在过去的5年间，风电开展不断超越其预期的开展速度，而且一直保持着世界增长最快的能源地位。2005年以来，全球风电累计装机容量年平均增长率为27.3%，新增装机容量年平均增长率为36.1%。2021年全球装机容量达196630MW，新装机容量37624MW，比去年同期增长23.6%。2021年新增装机容量相当于430TWH年发电量，占全球总发电量的2.5%，总量超过世界第六大
13、经济体英国。图1.1 2001-2021年全球每年总装机容量MW图1.2 2001-2021年每年新增总装机容量MW2021年全球风能产值近400亿欧元，创造就业岗位约67万余个。中国2021年风力发电新增装机超过2000万千瓦，截至2021年底，累计装机容量超过4500万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。2021年全球新装机容量54.6%来自亚洲，27%来自欧洲，16.7%来自美洲，1.2%来自拉丁美洲，0.4%来自非洲。风能装机容量占发电装机容量比率位于世界前三的国家分别是丹麦，葡萄牙，西班牙。目前，德国、西班牙和意大利三国的风电机组的装机容量约占到欧洲总量的65%。近年来，在欧洲大力开展
14、风电产业的国家还有法国、英国、葡萄牙、丹麦、荷兰、奥地利、瑞典、爱尔兰。欧洲之外，开展风电的主要国家有美国、中国、印度、加拿大和日本。迄今为止，世界上已有82个国家在积极开发和应用风能资源。风电在未来20年内将是世界上开展最快的能源。海上风力资源条件优于陆地，陆地适于安装风电机组的场址有限，以及在陆地上安装风电机组对景观造成影响，产生的噪音可能影响周围的居民。将风电场从陆地向近海开展在欧洲已经成为了一种新的趋势。有人把风电的开展规划为3部曲，陆上风电技术当前技术-近海风电技术正在研发技术-海上风电技术未来开展方向。图1.3 海上风力发电展示国内风能开展现状从2003年以来，我国风电机装机容量年均增长率到达70%以上。到2021年年底，全国风电建设总容量为2268万千瓦，已并网运行容量为1767万千瓦，总吊装容量到达2412万千瓦。中国2021年风力发电新增装机超过2000万千瓦，截至2021年年底，累计装机容量超过4500万千瓦，首次超美国，跃居时间第一。图1.4 2021年中国风电装机总容量风力发电的开展趋势1.产业集中是总的趋势2021年，世界排名前十的风电机组制造企业占据了全球78.7%的市场份额，世界排名前十五的风电机组制造企业占据了全球88.1%的市场份额，丹麦VESTAS、美国GE W
