风电社会效益评估及其并网的经济性影响研究

【摘要】：随着能源危机的出现和环境的日益恶化,被称为绿色清洁能源的风能越来越受到世界各国的重视。风力发电具有无污染、施工周期短、投资灵活、占地少、造价低等显著优势。综合资源、技术、经济、环保等各因素,大力发展风电是解决我国能源紧张形势的战略性选择,具有重大的环境效益、社会效益和经济效益。近年来,风机制造成本的持续下降和运行经验的不断增加,使得风力发电这项技术成为可选择的(有市场竞争力的)发电技术之一。但是,目前我国风电占总能耗的比重仍然很低,与风电开发和利用先进国家相比,政策还远远不够完善,风电开发和利用的评价体系还不够科学,风电带来的多方面效益在社会上还没有得到全面的认识。 本论文使用运用管理学、微观经济学、概率论、运筹学等学科的基本理论方法,结合电力市场理论以及电力系统的各种特性,进行具体的理论分析与模型推导,并以相关算例的分析证明,解决了以下三个方面的关键问题： (1)近年来风电大规模兴起,但是对风电的认识评价体系还很不完善,从可持续发展角度考虑,应当如何对风电社会效益进行科学有效的评估； (2)通常认为价格响应行为会提高风与负荷的关系,风电场的发电情况同时也会对当地电价产生一定程度的影响,因此,风电变化和消费者价格响应相互关系。在大规模风电上网情况下,需要考虑风电会如何影响电力市场中的清算价格及用户的价格响应活动； (3)风电的并网会影响电力系统的经济运行,因此研究风电的经济性时需要考量风电的预测误差会对电力系统带来何种程度的影响,风电的入网会如何改变传统火电机组的分配和调度,会怎样影响电力系统的运行成本及CO2的排放情况。为了尽量降低这些影响,在现有的技术经济条件下,可以采取的方式是什么。 因此,本论文的研究具体包括五个方面的内容。第一,分析风电与常规发电的技术及成本构成,得到不同类型发电机组的固定、变动成本及常规发电的环境污染成本。第二,从风力发电技术角度研究风电负荷与机组容量的分配,得到不同类型发电机组的容量及发电量分配情况。第三,在前两节研究的基础上,建立模型评估大规模风力发电的预期社会效益,并建议将其广泛应用于风力发电项目经济性与风险性评估中。第四,详细阐述风电并网对电力市场需求侧价格响应产生的影响,研究风电变化和消费者价格响应之间的相互关系。第五,从经济性角度出发,深入研究风电并网对电力系统产生的影响,从预测、机组分配、运行成本及CO2排放等多角度展开,最后针对这些影响提出建设能量存储系统的处理建议,并分析其经济性。 综上所述,本论文研究解决的问题对于增强社会对风力发电的认识,完善风电等新能源发电项目的技术经济评价理论,促进我国新能源发电事业健康持续发展具有重要的理论与实践作用。 【关键词】：电力经济调度 风电社会效益 需求侧价格响应 电力系统经济性
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：F426.61;F224
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 论文的研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.3 论文的主要研究内容18-20
• 1.4 论文的主要成果创新点20-21
• 第2章 风电与常规发电的技术及成本研究21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 不同类型发电技术的成本比较分析21-23
• 2.3 常规发电的环境污染成本研究23-27
• 2.3.1 环境影响评价模型研究24-26
• 2.3.2 常规发电的环境成本研究26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 风电负荷与电力经济调度研究29-55
• 3.1 引言29-30
• 3.2 风速模拟分析模型研究30-33
• 3.2.1 风速特点分析30-31
• 3.2.2 风速模型的一般形式分析31-32
• 3.2.3 风速模拟分析模型的确定32-33
• 3.3 风电出力分析模型研究33-41
• 3.3.1 风电出力转化研究34-37
• 3.3.2 风电模拟分析模型研究37-41
• 3.4 电力负荷模拟模型研究41-45
• 3.4.1 标准负荷曲线分析41-42
• 3.4.2 负荷模型的剩余量模拟分析42-43
• 3.4.3 模拟小时负荷的确定43-44
• 3.4.4 剩余负荷分布函数的确定44-45
• 3.5 不同类型发电机组间的容量分配及发电量确定研究45-52
• 3.5.1 发电机组容量因子最优范围的确定46-47
• 3.5.2 持续负荷曲线和累加分布函数的确定47-48
• 3.5.3 每种类型发电机组容量的确定48-50
• 3.5.4 总装机容量的确定50
• 3.5.5 各种类型发电机组发电量的确定50-51
• 3.5.6 考虑风力发电的情形下各种类型发电机组发电量的确定51-52
• 3.6 本章小结52-55
• 第4章 风电社会效益的分析模型研究55-61
• 4.1 引言55
• 4.2 风电社会效益定义研究55-59
• 4.2.1 长期计划分析的假设条件分析56-57
• 4.2.2 风电情形下的电力市场社会福利分析57-58
• 4.2.3 价格弹性系数非0情形下的长期电力需求修正分析58-59
• 4.3 风电社会效益的分析计算模型研究59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 风电并网对电力市场需求侧价格响应的经济性影响研究61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 电力现货价格与风电供应关系分析61-65
• 5.2.1 现货定价模型和市场短期供给曲线的关系研究62
• 5.2.2 常规发电总供给曲线分析62-63
• 5.2.3 风电短期供给曲线分析63-64
• 5.2.4 市场短期复合供给曲线分析64-65
• 5.3 每小时用户的现货价格响应分析65-71
• 5.3.1 现货价格响应模型的假设条件分析65-66
• 5.3.2 自身价格弹性和交叉价格弹性的确定66-67
• 5.3.3 价格弹性系数矩阵的确定67-69
• 5.3.4 价格弹性系数矩阵值的估算69-71
• 5.4 风电对市场清算价格和负荷的影响分析71-72
• 5.5 算例分析72-75
• 5.5.1 时间曲线图分析72-73
• 5.5.2 风与负荷的关系研究73-74
• 5.5.3 持续剩余负荷曲线分析74-75
• 5.6 本章小结75-77
• 第6章 风电并网对电力系统的经济性影响研究77-115
• 6.1 引言77
• 6.2 风电预测误差对电力系统的经济性影响分析77-87
• 6.2.1 风电预测误差的经济性分析77-78
• 6.2.2 风电预测误差的机组分配模型研究78-80
• 6.2.3 风电预测误差的不确定性分析80-84
• 6.2.4 算例分析84-87
• 6.3 风电并网对火电机组分配和调度的影响87-95
• 6.3.1 风电并网对系统负荷的影响分析87-88
• 6.3.2 风速和风力发电预测的影响分析88-90
• 6.3.3 风电对火电机组分配和调度影响分析90-95
• 6.4 风电并网对电力系统运行成本及CO_2排放的影响分析95-103
• 6.4.1 假设条件分析96-97
• 6.4.2 模拟电力系统研究97-98
• 6.4.3 算例分析98-103
• 6.5 风力发电场能量储存系统的经济性分析103-113
• 6.5.1 风电场能量储存系统模型的构建103-104
• 6.5.2 算例分析104-110
• 6.5.3 分析结果说明110-113
• 6.6 本章小结113-115
• 第7章 结论与展望115-117
• 参考文献117-123
• 附录123-129
• 附录1 负风速值的修正123-125
• 附录2 Nordex N80风机设计说明书125-129
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果129-131
• 攻读博士学位期间参加的科研工作131-133
• 致谢133-135
• 作者简介135-136

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