電力是國民經(jīng)濟的命脈，改革開放以來，電力工業(yè)快速發(fā)展。曾經(jīng)困擾我國經(jīng)濟發(fā)展的電力供應不足問題已經(jīng)基本得到解決，但同時存在著有一些地區(qū)面臨供電不足、一些地區(qū)長期電力供大于求的情況。展望未來，經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展離不開能源的支持，而電力又是重中之重。如何確保電力不成為經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸，并進一步保障人民生活用電質量，是個迫在眉睫的研究課題。

　　隨著全球范圍內大力發(fā)展可再生能源，我國風電建設也如火如荼。希望在 2020 年時，風力發(fā)電總裝機容量能滿足電力需求的 15%。雖然愿景很美好，現(xiàn)實中可再生能源的推廣卻遇到了很多麻煩。比如，風力資源豐富的地方通常遠離需求密集的城市和工廠，無法與現(xiàn)有的輸電網(wǎng)絡連接起來。因此，在規(guī)劃風力發(fā)電廠廠址的時候，決策者需要謹慎的設計輸電網(wǎng)絡來連接風力發(fā)電廠和城市，具體地說，需要長距離的高壓輸電線把電從遙遠的風力電廠輸送到城市中去。高昂的輸電網(wǎng)絡建設成本造成了再生能源發(fā)電成本過高，而不得不依賴國家補貼和政策支持。

　　麻煩并不止如此，可再生能源如風力發(fā)電和太陽能發(fā)電最為人詬病的是其缺乏連續(xù)性。更讓決策者頭疼的是，一天當中發(fā)電曲線似乎總是不能和用電曲線相匹配。當用電高峰來臨時，可再生能源無法充分供給，當用電低谷來臨時，可再生能源卻在源源不斷的輸出，而造成“棄風”、“棄光”等現(xiàn)象。根據(jù)國家能源局發(fā)布的我國 2014 年風電行業(yè)的相關數(shù)據(jù)，在年度利用小時數(shù)只有 1893 小時情況下，僅棄風率這一項指標就達到了 8% (國家能源局 2015)。風電不穩(wěn)定和調峰難實現(xiàn)是造成棄風現(xiàn)象的重要原因。

　　清華大學經(jīng)濟管理學院管理科學與工程系梁湧教授與其合作者聚焦目前在可再生能源中占比最大的風電，致力于研究解決風力輸電網(wǎng)造價過高和風電不可控性所帶來的棄風問題，而他們創(chuàng)新性地運用供應鏈管理思想和理論作為研究思路，提出了在建立新的輸電網(wǎng)絡來連接風力資源豐富的風廠地址時，通過選擇如何在輸電網(wǎng)絡的節(jié)點上設置合適的儲能裝置，來最小化輸電網(wǎng)絡的建設成本和棄風量。儲能裝置起到了類似于供應鏈管理中 Pooling 的作用，通過高吸低輸，提高了風機輸出端的穩(wěn)定性，同時在不棄風的前提下，降低了對輸電線電壓等級的要求，節(jié)省了輸電網(wǎng)絡的建設成本。

　　研究假設輸電網(wǎng)絡的拓撲結構為放射狀，即所有風廠的輸出端都先和一個匯合點連接，在匯合點可能會布有儲能設施，而所有的匯合點再和唯一的用電城市或者唯一的電網(wǎng)接入點連接。這樣的假設并不會帶來太大的問題，因為根據(jù)風力資源豐富地區(qū)一般相聚較遠的特性，放射狀的風力電廠和儲能設施組成輸電網(wǎng)絡可以被用來作為基本的組成元素，用來把豐富的風力資源接入現(xiàn)有電網(wǎng)。

　　該研究利用數(shù)學建模，把這一復雜的問題表達為一個混合整數(shù)非線性優(yōu)化問題，而后進一步把該問題轉化為一個混合整數(shù)錐優(yōu)化問題。錐優(yōu)化問題在求解復雜度上要遠小于一般的混合整數(shù)非線性優(yōu)化問題。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)情況下，即使僅僅利用非常小型的儲能裝置，決策者也能將整個輸電網(wǎng)絡的建設費用和棄風量大幅降低。這無疑是一個好消息，因為一般來說，大型儲能裝置的費用都是十分高昂的。利用這一套解決辦法，可以解決任意的符合研究基本設置的規(guī)劃問題。梁教授及其合作者希望通過這項研究能夠為國家可再生能源下一步發(fā)展帶來正面的作用，并為其他相關的基礎設施建設帶來指導意義。清華大學五道口金融學院在職研究生