抽水蓄能电站调峰填谷及风电消纳效益研究

发布时间：2019-11-24 13:27

【摘要】：随着经济的飞速发展,人类对于电能的需求量越来越大,造成的能源短缺、环境污染、气候变化等问题日益严重,使得低碳化成为经济社会发展的重大战略目标,大规模发展清洁可再生能源是解决当前能源、环境等挑战的重要举措和必然趋势。近年来,风力发电技术发展迅速,但是风力发电具有季节性、间歇性以及随机性的缺点,克服其波动性的影响,实现风电的规模化并网仍是一个很大的难题。本文总结了风电发展面临的问题,对风电、抽水蓄能电站及其联合运行的原理、效益分析方法进行了介绍,论述了风电与抽水蓄能联合运行是解决当前风电并网问题的重要手段。结合本人工作岗位所在的我国北方某地区电网,运用基于机会约束规划的自适应协同进化算法理论,分别以系统的经济效益和环境效益最大化为目标建立了某拟建抽水蓄能电站和风电场的联合优化运行模型,分析了该抽水蓄能电站的调峰填谷及风电消纳效益。结果显示,系统在风-蓄联合运行下能取得较好的经济效益与环境效益,抽水蓄能电站使得风电场输出功率更为平滑,可控性大幅提高,改善了风电输出功率的波动性;在当前峰谷电价政策下,风-蓄联合运行能够减少弃风,提高风能利用率,产生明显的经济效益;此外,风-蓄联合运行能够改善系统能源结构,带来显著的环境效益。因此,将抽水蓄能电站与风电场进行联合运行对解决当前风电并网问题有着十分重要的意义,发展潜力巨大。
【图文】：

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随着社会的进步，经济的飞速发展，人类对于能源的需求越来越大，原始的化石能源存在资源有限性和环境破坏性。所以，需要大规模的发展和生产清洁可再生能源，清洁能源指的是风能、潮汐能、势能和太阳能等无污染的能源。我国有大量的风电资源，，且有相应的风力发电技术，可以利用风能发电来改变以往电力对化石能源的依赖，减少使用化石能源能对改善环境有重要意义[1]。因此，在我国大规模发展风电是解决当前能源挑战的重要举措和必然趋势[2]。从统计数据来看，近些年来，我国风电技术不断提高，风电发展的的形势非常好, 年装机容量快速增长[3]。由图 1-1 可以看到，2000-2015 年，全球风电装机容量从 17.4GW 发展到 432.9GW，增加约 23 倍。2009-2013 年间，由于行业投资过剩、政府补贴减少和弃风率的增加，我国风电行业进入调整期；2014-2015 年，因中国市场“抢装潮”的拉动，全球风电市场重拾升势[4]。2015 年国内风电新增装机容量达到 30.5GW，创出新高并且连续六年领跑全球。据国家能源局的规划，2016 年全国风电开发建设总规模 30.8GW，略高于“抢装潮”期的 2015 年的规模，预计风电行业将依然维持高景气度。根据国家能源局 2020 年能源需求预测的基准方案，2020 年风电装机目标是 2.1 亿千瓦，平均每年新增装机在 42GW，年均复合增速在 10.9%

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图 2-1 风电与电力系统典型连接示意图蓄能电站的原理蓄能电站主要包括上、下水库、引水系统、厂房、抽水蓄能机机组）等部分[12]，典型抽水蓄能电站的工作原理如图 2-2 所示水蓄能电站结构图。上水库与下水库可以利用天然的湖泊或者统用作上下水库间水量的转移管道及动力系统，上水库一般库以及天然湖泊；下水库则大部分是利用已建或新建水库和天利用海洋或河道的案例。将水资源送到电站的设施称为抽水蓄是在水泵处于抽水工况时，抽送下水库的水到上水库，在水，将上水库放出的水量输送到下水库；厂房是电厂的核心场所设备和其他重要的机电设备都安放在这里的。抽水蓄能机组心部分，有四机分置式（独立的抽水机组和水轮发电机组）、水轮机用一台可兼作电动机和发电机的可逆式电机串联）、二机机和水泵两用的可逆式水泵水轮机和可逆式电机同轴组成）。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614;TM73

【参考文献】