風(fēng)電接入帶來(lái)的不確定性研究.pdf

1、風(fēng)能的大規(guī)模開(kāi)發(fā)有助于解決目前面臨的能源枯竭和環(huán)境污染等問(wèn)題。受風(fēng)力資源隨機(jī)變化的影響，風(fēng)電存在不確定性。對(duì)于電力系統(tǒng)，風(fēng)電始終是一種不可控電源，其并網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題已成為制約其發(fā)展的最重要因素。風(fēng)電接入帶來(lái)的不確定性，對(duì)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(kuò)展時(shí)空停電防御框架的功能與應(yīng)用來(lái)應(yīng)對(duì)風(fēng)電的不確定性，就成為一個(gè)迫切需要解決的重要問(wèn)題。
　　 風(fēng)電系統(tǒng)除負(fù)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(fēng)自身的不確定性（波動(dòng)性、間歇性以及兩者所具有的高度隨機(jī)性），還包括風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中帶入的不確定性。本文對(duì)比分析波動(dòng)性和間歇性的成因、特性以及短時(shí)間風(fēng)功率不確定性的描述方法。分析風(fēng)電不確定性對(duì)系統(tǒng)功角、電壓、頻率、充裕性等的影響及其機(jī)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(duì)措施，策略的優(yōu)化及協(xié)調(diào);強(qiáng)調(diào)量化和風(fēng)險(xiǎn)分析方法在研究大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響中的重要性。發(fā)電

3、側(cè)加強(qiáng)超短期預(yù)測(cè)、風(fēng)電場(chǎng)有功/無(wú)功綜合控制及與其他電源互補(bǔ)等。電網(wǎng)側(cè)優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、合理調(diào)度及增強(qiáng)電網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力，強(qiáng)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(duì)風(fēng)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(dòng)汽車(chē)等措施對(duì)電力負(fù)荷削峰填谷。風(fēng)電不確定性不是某一層面或某一措施可以單獨(dú)解決的，需要從發(fā)輸用三方面對(duì)風(fēng)電不確定性帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警與綜合防御。
　　 安全性方面，需要考慮電網(wǎng)運(yùn)行與風(fēng)電場(chǎng)的交互影響:一方面要在三道防線(xiàn)

4、中綜合考慮風(fēng)電接入影響;另一方面要分析電網(wǎng)故障對(duì)風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定性的影響。分析風(fēng)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(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)。首先比較感應(yīng)發(fā)電機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定特性;對(duì)應(yīng)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)，提出感應(yīng)發(fā)電機(jī)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(diǎn)電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響，合理設(shè)計(jì)了多判據(jù)的執(zhí)行流程，以保證遠(yuǎn)離臨界條件時(shí)的快速性及接近臨界條件時(shí)的準(zhǔn)確性。用反復(fù)仿真試探到的暫態(tài)電壓穩(wěn)定的故障臨界切除時(shí)間

5、作為標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)算暫態(tài)電壓穩(wěn)定域，并評(píng)估暫態(tài)電壓失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。
　　 充裕性方面，需要定量的評(píng)估控制場(chǎng)景的概率水平，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的動(dòng)態(tài)概率預(yù)報(bào);擴(kuò)展不同風(fēng)險(xiǎn)水平的控制手段，如冷、熱、旋轉(zhuǎn)備用，實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度的控制協(xié)調(diào)。只有這樣，才可能將風(fēng)電的不確定性導(dǎo)致的備用成本降低到合理水平，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。本文分析充?？刂浦酗L(fēng)功率預(yù)測(cè)信息的時(shí)空信息的挖掘。指出依賴(lài)單一備用手段和

6、短時(shí)間優(yōu)化旋轉(zhuǎn)備用都存在很大的局限性，并分析多等級(jí)備用（含棄風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)觀點(diǎn)，從多時(shí)間尺度實(shí)現(xiàn)多等級(jí)備用的協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)充裕性控制;在開(kāi)放的市場(chǎng)環(huán)境下，分析備用容量和備用價(jià)格對(duì)充?？刂频挠绊?。
　　 本課題受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(91024028)，863項(xiàng)目(2011AA05A105)，國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(SG10&SG11)，香港RGCGrant(5151/10E)和澳大