由于风力发电的出力本质上受制于风速的大小,所以相比于传统的发电方式,风电具有显著的波动性。这样,大规模风电并网后,会给常规电源带来额外的调节成本。针对此问题,课题组前期研究了风电波动成本的计算问题。本文在此基础上进一步展开研究,主要包括是多风电场场景的波动平滑效应分析和基于风电波动成本分析的电力系统交易机制研究。具体研究内容和贡献如下:1、研究了多风电场景的波动平滑效应及效益分摊。首先,本文提出两种计算多风电场景下单风电场波动成本计算方法。其次,考虑到风电场之间的地理位置、天气因素等关系,距离较远的多个风电场出力之间存在一定的空间互补效应,这种效应会导致风电场群的整体出力更趋于平缓,相应地系统波动成本会有明显降低,本文称之为风电场群的“波动平滑效应”。同时,针对由该效应产生的额外利益,本文基于合作博弈论,分别采用EANS以及Shapley值分摊方法对其进行分配,并对比分析两种分配结果的公平性。2、研究了基于分段交易方式下的风电单边竞价交易机制。分段交易的特点在于,将负荷需求横向划分,发电商中标之后其机组可持续不间断运行,从而减少了子机组因启停造成的成本。其次,基于分段交易方式与风电的波动成本计算方法,本文设计了电力市场单边分段竞价交易机制。其中,负荷需求按顺负荷形式横向划分,所有负荷段均进行竞拍出售,发电商申报均为顺负荷曲线形式,最终叠加满足整体负荷需求。针对风电商,基于风电自身的波动成本及分段交易模式,本文设计出两种风电竞价方式:与常规电源合作运营,以及风电单独参与竞价。最后,本文基于所设计的风电竞价方式,通过算例模拟了风电参与的市场竞价过程。3、研究了风电双边协商交易机制。双边协商交易为发电商与购电商之间的协商交易,该谈判过程以双方提供的电价为基础。同时,本文将需求侧响应引入到双边协商交易中,即购电商可通过部分改变负荷来降低风电的波动成本,具体包括负荷平移和负荷增减两种需求侧响应,并通过算例分析了需求侧响应的效果。