风能是一种可再生无污染的绿色能源，是现今最具开发前景的新能源之一。近 年来，我国越来越多的大中型风电场相继投入运行，由于自然风存在随机性和不稳 定性等特点，因此大比重风电直接输入电网可能对电网安全稳定经济运行带来潜在 风险。本文针对某小型模拟电网系统，讨论了风能发电配抽水储能方案，在最大化 利用风电的条件下，建立了该方案的经济运行计算分析模型，经对该联合运行系统 与普通风电系统的比较计算分析 ,验证了模拟方案和计算模型的正确性，同时证明 了风电—抽水蓄能联合运行系统是开发利用风能资源的有效途径，具有可观的经济 效益和社会效益。 关键词：风力发电；风电比重；风—水电联合运行系统；运行模型 ABSTRACT The wind is renewable non-pollution green energy, nowadays is one kind of the most prospected new energy. In our country more and more large or middle scale wind farm one after another put into operation in recent years, so the great proportion wind electricity direct input electrical network may impact the stability and economic efficiency of the electrical network. This article discussed the plan of the wind energy matches the pump stored energy to generate electricity in view of some small simulation electrical network system, has established this plan’s economical movement computation analysis model in term of maximized use wind electricity. Via comparing with the general wind electric system confirmed the simulation plan and the computation model’s accuracy, simultaneously proven the hybrid wind/hydro power-system is the effective approach in utilizing wind energy, this plan has the considerable economic efficiency and the social efficiency. In final, the system considered the cost of each part, obtained its unit smallest electrical energy cost. KEY WORDS: wind power, wind power proportion, hybrid wind/hydro power-system, computation module.华北电力大学硕士报告 II 目 录 第一章 引 言 ......................................................... 1 1.1 课题的背景和意义 ................................................ 1 1.1.1 世界风力发电的现状 ........................................ 1 1.1.2 国内风力发电现状 .......................................... 3 1.1.3 储能技术实现风电优化运行的意义............................ 6 1.2 风电储能技术及风—水电联合运行的研究现状 ...................... 6 1.3 报告主要内容 .................................................. 8 第二章 风力发电与抽水蓄能相关理论 .................................... 11 2.1 风能知识 ...................................................... 11 2.1.1 风的形成 ................................................. 11 2.1.2 风的变化 ................................................. 12 2.2 风力发电相关理论 .............................................. 18 2.2.1 风力发电原理 ............................................. 18 2.2.2 风力机空气动力学 ......................................... 19 2.2.3 风电场及风力发电机组 ..................................... 19 2.3 水力储能技术相关理论 .......................................... 20 2.3.1 抽水蓄能电站的产生及发展 ................................. 20 2.3.2 抽水蓄能电站工作原理 ..................................... 21 2.3.3 抽水蓄能电站的类型及组成 ................................. 21 2.3.4 抽水蓄能电站的运行方式及其功能........................... 23 2.4 本章小结 ...................................................... 24 第三章 风—蓄联合运行系统的模拟及运行方式 ............................ 26 3.1 风—水电联合运行的意义 ........................................ 26 3.2 小型模拟电网外形介绍 .......................................... 26 3.2.1 模拟小电网外形 ........................................... 26 3.2.2 风—水电联合系统电气主接线 ............................... 28 3.3 系统运行模型及运行方式 ........................................ 29 3.3.1 本节所采用的主要符号参数表 ............................... 29 3.3.2 系统运行模型 ............................................. 31 3.3.3 系统运行策略 ............................................. 31 3.4 本章小结 ...................................................... 34 第四章 联合运行系统基于 Matlab 环境下的模拟计算 ....................... 36 4.1 建模及运行方式的选择 .......................................... 36 4.2 电力负荷分析 .................................................. 37 4.3 系统运行方式的选择 ............................................ 42 4.4 风电场的建设及出力计算 ........................................ 43 4.5 检验抽水蓄能电站可否实现日调节 ................................ 51 4.6 联合运行系统经济性分析 ........................................ 53华北电力大学硕士报告 III 4.6.1 基于峰谷分时电价的仿真结果 ............................... 53 4.6.2 系统经济计算 ............................................. 55 4.7 本章小结 ....................................................... 56 第五章 总结与展望 ................................................... 56 5.1 本文总结 ...................................................... 56 5.2 未来工作展望 .................................................. 57