能源短缺和环境恶化问题,促进了风力发电在全球范围内的大规模开发应用。我国风电发展更为迅速,装机容量已居世界首位。然而,随着电网中风电渗透率的不断提高,风电出力的不确定性、波动性和反调峰等特性,也给电网运行带来较大压力,一定程度上制约了风电的充分消纳和高效利用。在我国“三北”地区,供暖期内的弃风限电问题尤为严重。风电供热是促进冬季供暖地区风电消纳的可行办法之一。本文依据“分类量产、适销对路”的产销策略,提出一种直供热荷协同的风电消纳方案,将主动适度弃风的电能通过直供热荷进行消纳。在此方案下,论文研究了风电场日前发电计划的申报方法和含该类发电计划的电网调度方法,在提高并网风电品质的前提下,实现风电场自身效益提升目标和电网调节负担降低目标的双赢。首先,分析了风电出力的不确定性和波动性,结合实际数据以概率密度函数量化风电预测误差的数学特性,通过功率分区细化分析风电预测误差。考虑同时段风电场集群预测误差的“相抵效应”,和风电场之间的地理位置对风电集群预测误差的影响,形成多风电场集群预测误差的分析方法。进而提出一种直供热荷协同的风电消纳方案:通过新建近距离增量配电线路,或允许执行相对较低安全质量标准的部分小型混改型线路,在风电场实际出力较日前申报的发电计划有较大正向偏差或实际出力陡升时,主动放弃部分风电并网需求,将弃电成分直接转供给对供电可靠性和质量标准要求较低的电锅炉等电制热设备,以尽量保障风电场弃转供电能的全额或高额消纳。其次,基于风电出力置信区间和预测功率曲线,提出了风电场日前发电计划的新型申报方法。方法能够兼顾风电出力的不确定性和波动性,最终申报的发电计划曲线,相对于预测的原始风电功率曲线,出力置信区间得到收窄、波动程度得到降低。研究了风电场发电计划新型申报方式下的场-网备用协调和风电集群收益分配关系。以风电场收益期望值最大化为目标,建立了风电场日前发电计划最优申报模型,并结合线性化方法和CPLEX进行求解。算例结果表明,风电场日前发电计划的新型申报方法,在改善并网风电品质、友好协调场-网利益关系的基础上,提升了风电场综合效益;相较于各风电场的独立申报模式,多风电场以集群方式进行合作申报的模式,能够进一步提高各参与风电场的收益。最后,为定量分析风电场提供高品质并网风电给电力系统带来的调节能力提升、运行成本降低的综合效果,建立了含新型申报发电计划的电网日前优化调度模型。从系统运行成本、机组启停和备用裕度的角度分析了所建优化调度模型的优势,计算得到系统运行成本最小的风电计划申报区间,分析不同的申报运行方式对风电渗透率逐步提高的电力系统的适应能力。算例结果表明,最优申报运行模式尤其适用于风电渗透率较高的系统,风电场在提升自身经济效益的同时,减少了主网的调度运行成本,降低了对系统配置的要求,有利于提高主网风电消纳额;最优申报运行模式能更好地应对风电出力恶劣或极端场景,提高了风电场日前发电计划的鲁棒性。