風電接入帶來的不確定性研究.pdf

1、風能的大規(guī)模開發(fā)有助于解決目前面臨的能源枯竭和環(huán)境污染等問題。受風力資源隨機變化的影響，風電存在不確定性。對于電力系統(tǒng)，風電始終是一種不可控電源，其并網(wǎng)運行問題已成為制約其發(fā)展的最重要因素。風電接入帶來的不確定性，對電力系統(tǒng)的安全性與充裕性都構(gòu)成挑戰(zhàn)。隨著氣候、環(huán)境因素與系統(tǒng)安全性和充裕性的關(guān)聯(lián)程度增大，如何擴展時空停電防御框架的功能與應(yīng)用來應(yīng)對風電的不確定性，就成為一個迫切需要解決的重要問題。
　　 風電系統(tǒng)除負荷和故障等外部

2、不確定因素外，還存在內(nèi)部不確定性。內(nèi)部不確定性既包括風自身的不確定性（波動性、間歇性以及兩者所具有的高度隨機性），還包括風力發(fā)電過程中帶入的不確定性。本文對比分析波動性和間歇性的成因、特性以及短時間風功率不確定性的描述方法。分析風電不確定性對系統(tǒng)功角、電壓、頻率、充裕性等的影響及其機理。
　　 從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及需求側(cè)分別討論其應(yīng)對措施，策略的優(yōu)化及協(xié)調(diào);強調(diào)量化和風險分析方法在研究大規(guī)模風電接入對電力系統(tǒng)的影響中的重要性。發(fā)電

3、側(cè)加強超短期預測、風電場有功/無功綜合控制及與其他電源互補等。電網(wǎng)側(cè)優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、合理調(diào)度及增強電網(wǎng)的抗擾動能力，強化電網(wǎng)連接發(fā)電側(cè)和需求側(cè)的紐帶作用，共同應(yīng)對風電不確定性。需求側(cè)利用需求側(cè)管理、分布式發(fā)電及電動汽車等措施對電力負荷削峰填谷。風電不確定性不是某一層面或某一措施可以單獨解決的，需要從發(fā)輸用三方面對風電不確定性帶來的運行風險進行預警與綜合防御。
　　 安全性方面，需要考慮電網(wǎng)運行與風電場的交互影響:一方面要在三道防線

4、中綜合考慮風電接入影響;另一方面要分析電網(wǎng)故障對風電場穩(wěn)定性的影響。分析風電接入后系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定和暫態(tài)功角穩(wěn)定，并評估其風險。首先比較感應(yīng)發(fā)電機和感應(yīng)電動機的暫態(tài)電壓穩(wěn)定特性;對應(yīng)于感應(yīng)電動機的暫態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)，提出感應(yīng)發(fā)電機的暫態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)及相應(yīng)的穩(wěn)定裕度定義。其中綜合考慮了節(jié)點電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響，合理設(shè)計了多判據(jù)的執(zhí)行流程，以保證遠離臨界條件時的快速性及接近臨界條件時的準確性。用反復仿真試探到的暫態(tài)電壓穩(wěn)定的故障臨界切除時間

5、作為標準，考核基于上述穩(wěn)定裕度的靈敏度分析算法。其次，基于暫態(tài)電壓穩(wěn)定量化分析技術(shù)，計算暫態(tài)電壓穩(wěn)定域，并評估暫態(tài)電壓失穩(wěn)風險。
　　 充裕性方面，需要定量的評估控制場景的概率水平，實現(xiàn)風電的動態(tài)概率預報;擴展不同風險水平的控制手段，如冷、熱、旋轉(zhuǎn)備用，實現(xiàn)多時間尺度的控制協(xié)調(diào)。只有這樣，才可能將風電的不確定性導致的備用成本降低到合理水平，真正實現(xiàn)節(jié)能減排。本文分析充裕控制中風功率預測信息的時空信息的挖掘。指出依賴單一備用手段和

6、短時間優(yōu)化旋轉(zhuǎn)備用都存在很大的局限性，并分析多等級備用（含棄風控制）協(xié)調(diào)優(yōu)化的重要性和優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上，基于風險觀點，從多時間尺度實現(xiàn)多等級備用的協(xié)調(diào)優(yōu)化，實現(xiàn)自適應(yīng)充裕性控制;在開放的市場環(huán)境下，分析備用容量和備用價格對充?？刂频挠绊?。
　　 本課題受國家自然科學基金重點項目(91024028)，863項目(2011AA05A105)，國家電網(wǎng)公司科技項目(SG10&SG11)，香港RGCGrant(5151/10E)和澳大