1. 研究目的与意义

1. 研究现状及发展趋势

随着化石能源的逐步枯竭与环境污染的日益加剧，以风电为代表的可再生能源在世界范围内得到了快速发展。截至2021年底，我国风电装机容量约3.29亿千瓦，规模居世界第1。2021年，我国风电发电量6526亿千瓦时，同比增长40.5%，占全社会用电量7.9%，平均利用小时数2246小时。

“弃风”现象是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象^[1]，其主要原因为系统调峰能力与输电容量不足。从风电的特点看，由于风能受气象等自然条件影响较大，风电具有随机性、间歇性和波动性等特点，预测难、控制难、调度难等制约着风电的并网率^[2-5]。随着风电并网容量的增加，局部区域风电功率超过该地负荷需求，而系统中包括核电、热电等调节能力较差机组占比较高时，系统调峰难度势必增加；当负荷低谷时段或峰荷时段，可调节机组的功率达到极限后，为保证系统能够进行安全稳定的运行，电网系统调度机构根据系统运行要求对风电场的风电输出功率进行限制从而产生“弃风”^[6-8]。一般风电富集地区多处在较为边远的地区，这些地区通常电网结构比较薄弱且处在电网末端。同时，风电功率波动大的特点，对配电设施的容量裕度提出了新的更高的要求，而且电网建设周期长于风电项目建设周期；当电网升级改造与风电场建设发展不同步时，电网调度机构也将在线路发生阻塞情况时限制风电场的输出功率。尽管由于开发力度和政策引导等因素的不同，世界各国风电发展模式存在一定差异，但现在绝大多数国家都采用在局部风电富集地区进行相对集中的发电开发利用方式^[9-13]。本地风电消纳能力不足时，通过制定合理的风电对外输送方案实现风电的集中外送，这就对本地区的输电能力和各区之间网络传输能力提出更高要求；但跨区域联络线规划在现实中需要各区域电网乃至各国电网之间的协调，且建设周期也较长；当跨区域联络线输电容量不足时，系统调度机构也必须实施“弃风”策略^[14-16]。

2. 研究内容和问题

随着环境污染的不断加剧以及化石燃料的逐渐枯竭，风电在世界范围内得到了快速发展，目前，风电已成为我国电力系统的第三大主力电源。由于电网调峰能力与输送能力的限制，我国部分电网出现了较为严重的“弃风”现象，造成了极大的浪费。因此，有必要在日前调度阶段就考虑电网的风电接纳能力，在降低发电成本的同时实现风电的最大化接纳，最小化“弃风”。

本课题的研究内容具体包括如下几部分：1．研究风功率预测误差的统计规律；2．在考虑风功率、负荷预测误差以及常规机组随机强迫停运的基础上评估各调度时段的“弃风”电量期望；3．建立考虑最小“弃风”的电力系统日前调度模型；4．日前调度模型求解。

课题的研究目标为提出考虑最小“弃风”的电力系统日前调度模型与对应的求解方法。研究中拟解决的关键科学问题为：如何对各调度时段的“弃风”电量期望进行评估，并将其嵌入到电力系统日前调度模型。

3. 设计方案和技术路线

研究方法：查阅资料，了解电力系统日前调度模型与风功率预测误差的统计规律；建立满足要求的电力系统日前调度模型；研究模型特点，研究合适的模型求解方法。

技术路线：首先，查阅资料，了解课题相关背景知识；其次，建立考虑最小“弃风”的电力系统日前调度模型；接着，编制计算程序，求解模型；最后，算例分析，论证本文所提模型及求解算法的有效性。

4. 研究的条件和基础

掌握电力系统分析的基础知识，PC机。