关于风电不确定性对电力系统影响的评述李殿东

关于风电不确定性对电力系统影响的评述李殿东

李殿东

华北油田华港燃气公司廊坊天成天然气销售有限公司河北廊坊065002

摘要：风力发电中的不确定性对于风力发电系统有着重要的影响，同时也影响着工业生产和人民群众的生活质量。因此，本文在分析风电不确定性的基础上，深入探讨了风电不确定性对系统的影响。提出几点缓解风电不确定性对电力系统造成影响的对策，从而能够使得在使用风电进行生产和生活的过程中，更好地了解这些不确定性，从而能够进一步提高风电系统的稳定性。

关键词：风力发电，不确定性，电力系统

风电强烈的不确定性对电力系统的正常运行、电能质量、经济效益等的影响不容忽视，而且会随着渗透率的增加而加大，因此研究风电的波动、间歇性，发现和总结风电的不确定性因素尤为重要。对于风电来讲，在使用过程中具有很多不确定性，从而对电力系统产生较大的影响。经过本文的分析和论述，认为风电不确定性主要体现在以下几个方面。

1风电不确定性因素

1.1风速的波动性和间歇性

对于风力发电系统来讲，主要是依靠风力资源进行发电，但是风速的波动性和间歇性是风力发电系统中需要克服的重要难题，也使得风电表现出不确定性的特点。风速的波动性主要表现在，从时间维度上来分，部分时间段风速较大，部分时间段风速较小，因此利用风力资源产生的电力资源也不相同；风速的间歇性主要体现在，在一些季节的天气风平浪静，并不一定存在足够的风力带动基本的风力系统，发出的电力也无法满足基本的生活和生产需求。

1.2风速的不确定性因素

风电的不确定性手主要受风速的影响较大，而风速的不确定性主要表现在风向、平均风速等指标上，地区地形、高度以及空气密度等因素会直接影响风速。平均风速的概率模型通常是由Weibull分布，这种概率模型的尺度和形状参数折算是依靠观测到的风速期望和标准差进行的。但是一般的统计方法只能统计影响风电功率的部分因素，不能反映全面的整个风的时空分布，因此风电的不确定性与风电对电力系统的影响程度都存在偏差。

1.3风电转换、风电系统外部的不确定性因素

就风电转换来说，其也存在一定的不确定性，受到多方面因素影响，比如，故障、检修、风速超过限制，也和电力系统运行中机组运行情况、最大风电功率追踪动态变化等紧密相连。同时，就风电系统外部来说，也存在一定的不确定性，比如，负荷、突发事件。在电网运行过程中，其调度建立在定量分析基础上，相关人员要综合分析影响风电系统一系列因素的基础上，从不同角度入手对“风电、负荷”的“同向、反向”波动进行全方位客观定量分析，还要准确把握电网调度在充裕性、稳定性方面的影响。针对这种情况，相关人员必须多角度准确把握风电系统运行特点以及运行环境，准确把握其存在的不确定性，及时解决其存在的隐患问题，确保风电系统有着良好的运行环境，处于高效运行中。

2风电不确定性对于风电系统的影响

2.1对电力系统频率的影响

由于风电具有较强的不确定性，所以对电力系统的频率产生较大的影响。一方面，电力系统必须保证稳定的前提条件，才能够有效的获得稳定的电量。但是，由于风电具有较强的不确定性，在受到干扰的情况下对于电力系统的抗干扰能力会造成较大的冲击。电力系统的充裕性表现了电力系统对于用户电力需求应对能力的高低。对于风险的分析与控制应该针对不确定性、分岔以及混沌理论，通过大规模的风电系统能够在很大程度上加重对于风电系统的不确定性的影响。由于调频时间标准，所以不同地区的风电功率的波动变化也会出现差异，风电差的集聚效应能够最大程度的减少风电功率的波动。

2.2对电力系统电压的影响

风电不确定性还能够影响电力系统的电压。由于风电功率的波动会造成电压产生波动，尤其是风速、湍流强度、塔影效应都会在瞬间改变电压的闪变值。电压闪变值离散化计算的方法会出现很小的误差，所以能够在风电引起电压波动中进行广泛的应用。风机频繁脱网的因素包括电网电压稳定性以及双馈异步风力发电机上网环节的相关需求，同时大规模风机入网之后也能够在电力网络中造成电压失稳的情况。针对这样的问题，必须要加强对于动态无功补偿设备的控制，从而有效的减少电压失稳引起的故障，尽可能的增强电网的稳定性。

2.3对暂态稳定性的影响

风电不确定性的隐性因素直接会对电力系统的暂态稳定性产生影响。由于恒速异步风力发电机没有稳定性方面的问题，应该重点考虑风机类型、故障地点、故障时间等方面的变化，通过电力系统暂态稳定性受到的影响程度进行判断，如果高等级电压会对双馈异步发电机产生非常明显的影响，这时就必须通过变频器来保证。

3缓解风电不确定性对电力系统造成影响的对策

3.1解决风电并网带来的调峰困难问题

要解决调峰问题就要求加大对直调电厂低谷调峰的考核力度，进一步完善直调电厂低谷深度调峰辅助服务的补偿措施。一是在风电集中的地区加入储能装置，则可在频率超过一定范围后对风电的出力运行进行适当调整，并能充分保证风电出力在延迟一定的时间后退出运行。二是利用抽水蓄能电站调峰，它启动迅速，运行灵活可靠，因为火电厂调峰速度较慢，跟不上风电出力变化速度，利用抽水蓄能调峰，既合理的利用了风能，又彻底地解决了由于风能并网导致火电厂大幅调峰造成的运行不经济的风险。三是加强风电场出力统计总结，得出季节性规律，从而合理安排火电厂开机方式，使能源得到合理运用。

3.2解决风电并网带来的电压问题

一是需在风电接入集中地区安装静止无功补偿器（SVC）等柔性交流输电系统（FACTS）设备，减少风力发电功率波对电网电压的影响，提高系统的稳定性。二是加强地区二级电压控制。在风电接入地区，由于风功率出力变化引起的电压波动较大，枢纽节点需要补偿的无功功率变化亦较大，建议在具有大容量风电场接入的地区建设地区二级电压控制，以协调该地区的无功功率的分配，优化地区电网的潮流，维持风电接入地区电网电压的安全稳定。由于风电场自身具有无功-电压的调节能力，在地区二级电压控制过程中，应充分利用风电场无功调节能力，并配合地区电网内的其他无功功率源，建立地区电网的AVC协调机制。

3.3解决风电并网安全须定量分析风电场对主电网运行的影响

一是要从稳态和动态两方面来考虑。稳态分析就是对含风电场的电力系统进行潮流计算。对不同类型风电场的潮流计算方法也有所差异。对于异步发电机组组成的风电场。采用风电场、主系统分别迭代的方法。二是从动态分析考虑风电厂风机出口升压变压器，由于整个风电场升压变数目众多，有成百上千台，叠加起来数量不小，存在电压稳定性问题。三是提高风电场的故障穿越能力。电网发生故障时，应采取措施对风电场进行相应功率控制，提高风电场的故障穿越能力，使其能够在故障期间一定范围内保持并网运行，向电网提供无功支持，以提高电网的稳定性。

综上所述，本文通过针对风电不确定性进行深入的研究，从而明确了风速的波动性和间歇性，也进一步总结了风电不确定性因素，从而保证风电在电力系统之中能够稳定、健康的运行，避免因为风电波动对电能质量产生影响。

参考文献

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[2]刘建华.关于风电不确定性对电力系统影响的研究[J].科技风，2017(06).

[3]刘光辉.风电不确定性对系统的影响研究[J].山东工业技术，2017(16).

[4]刘舵.风电不确定性对电力系统影响的分析[J].科技风，2018(16).