电网消纳大规模风电能力分析

随着风电接入电网容量的增加,调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的瓶颈,为此先对电网进行调峰能力计算,得出考虑系统调峰能力约束的风电接纳能力范围,然后计算所选电网的风电场穿透功率极限用以表征风电送出问题,再对风电场并网后的电网进行稳定性分析。并对恩施电网进行实例分析,获得恩施电网的风电消纳能力,验证了该方法的可行性。     

电网在调峰能力约束下接纳风电能力的估算

电网接纳风电的能力受电网调峰能力的制约。随着风电场规模的增加,风电并网运行给电网运行的压力也越来越大。通过对常规电源调峰能力分析,根据电网尖峰和低谷时刻的网供电力,建立了电网在调峰能力约束下,电网低谷时刻风电接纳容量的计算方法。利用这种方法对2015年阿勒泰地区电网风电接纳容量进行了估算,结果表明按阿勒泰地区"十二五"规划的电网结构,目前已建和在建的风电项目的规模已经接近电网接纳的极限。指出当地的清洁能源开发的安排必须与电网建设协调,避免出现"弃风"等不必要的浪费。     

2015年京津唐电网风电消纳能力研究

大规模风电的发展,使风电消纳问题成为电网运行的难题之一.本文针对京津唐电网的实际情况,考虑京津唐电网风电在不同时间的出力特性,利用电网低谷和高峰双平衡理论,对京津唐电网每个月的风电消纳能力进行了详细研究和计算.通过研究得出,京津唐电网消纳风电困难的时间分布于每年的1月、2月和12月,且时间集中在每日的0点至6点的6个小时内.如果在电网调峰困难的典型日内考虑一定的弃风电量,将可以提高电网消纳风电装机的能力.     

考虑大规模风电接入的电力规划研究

由于风电出力的不确定性、反调峰性和风电场选址的限制等问题,大规模风电并网后要求电力系统留有更多的备用电源和调峰电源,且电网结构薄弱远距离输送能力有限,使得多数风电场出力无法被消纳,对系统的稳定运行、电源规划和电网规划等方面造成了很大的负面影响,阻碍了风电的规模化应用。分析了大规模风电接入对系统可靠性、系统备用以及运营成本等带来的挑战,从电力规划角度回顾和评述了国内外风电接入系统在电源规划、电网规划以及电源电网协调规划等领域的研究进展和研究现状,明确了该领域的研究重点和研究方向。     

西北电网风电调度运行管理研究

介绍了西北电网的风电场现状、规划容量及接入情况．阐述了大规模风电场接入对西北电网调频、调峰、稳定性及无功调节等各方面安全运行带来的影响,分析研究了大量风电场集中投运对发电计划编制、调度运行控制、电力市场交易模式、并网运行管理所提出的新要求,最后提出了加快750骨干网架建设、提高对风电的监控能力及调度技术支撑手段、探索电量交易模式及消纳机制、加强风电并网运行管理等解决方案和应对策略,确保西北风电与电网实现协调、有序的发展。     

风电机组理论发电功率计算及对比优化

近年来风电装机数量快速增长,新能源发电占比逐渐提高,由此带来的电网调峰问题日益突出,尤其是风电的消纳矛盾日渐加剧。风电场理论功率计算可以更好地分析风电场实际发电和限电情况,以及弃风电量情况等,用以缓解电网和风电场发电之间的矛盾,有利于电网调度准确评估风电场的实际风力发电值。通过样板机法、测风塔外推法、机头风速法来计算风电场理论功率,并对这几种计算方式进行了对比分析,综合各种计算优势得出更切合实际的理论功率。     

计及风速波动特性的风电穿透功率极限计算

随着风电接入电网的容量日益增加,系统本身的调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的因素;风速及风电系统的随机波动特性给系统的运行带来冲击和影响,并且风电的接入增加了系统节点电压、频率和支路潮流的随机波动性。基于风电场穿透功率极限的概念,从随机过程的角度分析出风速随机波动特性,提出了风速随机波动特性修正的风电场穿透功率极限优化算法。采用IEEE 30节点系统算例进行了对比验证。研究结果表明,该方法实现了对风电出力随机性的客观描绘,提高了风电并网容量规划方案的灵活性和可靠性。     

蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法

随着新能源接入电网比例的不断提高,新能源送端电网常规电源调峰能力不足造成的风电消纳受阻问题凸显,急需挖掘负荷的可调节潜力以增加对风电的消纳能力。蓄热电锅炉负荷具有可调节特性,通过合理的市场交易方法激励蓄热电锅炉企业参与调节成为消纳受阻风电的新途径。为此,提出了一种蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法。首先分析了蓄热电锅炉负荷参与调控对消纳受阻风电的作用机理;其次对蓄热电锅炉负荷参与消纳风电的荷源双边收益以及主从博弈关系进行了研究;基于此,提出了蓄热电锅炉负荷参与消纳受阻风电的主从博弈交易决策方法;最后,采用某新能源送端电网荷源实际运行数据进行仿真分析,验证了所提决策方法可充分调动蓄热电锅炉企业参与消纳风电的积极性,从而有效提升风电消纳能力。     

以电网跟踪备用为约束的风电消纳能力分析模型

文章在研究风电出力特性及其同时率变化的基础上,引入相邻两个连续采样间隔下的风电上网同时率差值指标,通过分析此指标的动态变化情况,以电网跟踪备用为约束条件,计算电网的风电消纳能力。该方法求解过程简捷,适应性强,便于实际工程应用,有利于风电场规划阶段较快估算出电网的消纳能力。文章构建的方法模型考虑利用电网跟踪备用容量来解决风电并网运行时电网的功率不平衡问题,可有效解决风电输出功率波动性引起的电网功率的不平衡,避免风电并网对电网运行的功率扰动。最后,以我国东北地区某风电场出力数据为对象进行分析和论证,结果表明,模型具有一定的合理性与实用性。     

国外风电并网特点及对我国的启示

国外风电发达国家已有风电场大多装机规模较小,主要是分散接入配电网就地消纳。风电大规模并网依赖于坚强电网的支撑,同时也需要其他电源的支持和协调发展。如丹麦东部电网通过交流输电线路与挪威、瑞典、芬兰等国组成北欧电网,西部电网则通过德国电网与欧洲大陆互联电网相联,北欧电网中的大量水电为丹麦风电提供了足够的调峰支持;而美国大量具有灵活调节能力的燃气电站为风电快速发展提供了保障。国外针对未来风电大规模开发,规划通过高电压等级线路接入电网,远距离输送至负荷中心地区,并且扩展输电网以扩大风电消纳范围和规模。风电发达国家都制定了严格的并网导则且强制执行,风电收购政策根据风电发展的不同阶段不断调整,同时广泛开展了风电功率预测工作,并对风电进行有效调控。我国风电在持续快速发展中暴露出一些问题,如风电开发缺乏统一规划,配套电网建设难度较大;系统调峰能力不足;电网建设滞后于电源建设,尤其是跨大区电网的互联规模不足;风电技术和运行水平较低,相关政策有待完善等。建议我国应努力优化电源结构,增加电源装机中调峰电源和灵活调节电源的比重;建设坚强智能电网,解决风电大规模接入和输送问题;完善相关法律和政策支持体系。     

基于调峰能力分析的电网风电接纳能力研究

风资源作为一种特殊的能源,使得风力发电具有间歇性、随机性等特点。文章以2010年陕西电网调峰裕度分析为基础,分析了陕西电网2010年风电接纳能力,以风资源较为丰富的榆林电网为例,在省网接纳风电能力研究的基础上,结合相关工程电气计算结果,给出了2010年榆林电网风电接纳规模。     

包含风电的电力系统调峰能力计算方法探讨

在我国风电大规模并网的背景下,针对水火电混合系统,结合风电并网后系统负荷特性的变化情况,提出并分析了一种更接近于电网实际调峰能力的计算方法。该方法对风电接入后电网实际调峰能力的研究有借鉴意义。     

大规模风电接入对宁夏电网调峰的影响研究

宁夏风电装机增长迅速,随着大规模风电的上网发电,风电有功出力的随机性、间歇性对电力系统调峰的影响日益增大.文章分析了宁夏电网网架结构、负荷以及电源特性.结合宁夏电网2012年实测数据,直观显示了宁夏电网风电出力在不同时段的波动特性,分析了大规模风电接入对宁夏电网调峰能力的影响.文章还评估了宁夏电网2013年典型运行方式下风电接纳水平.结合上述研究结果,文章提出了改善大规模风电接入后宁夏电网调峰能力的方法.     

采用蓄热技术扩大供热机组调峰裕度的研究

本文介绍了国内外蓄热技术的利用情况,并且针对蓄热技术在热电厂供热方式转变中的应用进行了详细的研究。提出了增大供热机组冬季调峰能力的方法。通过该方法供热机组冬季能够大容量参与电网调峰,为更好地保证冬季稳定供电、节能降耗以及大量接纳风电提供了一种可行的措施。     

电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制方法

大规模的电动汽车负荷可增加电网系统的调峰能力,消纳受阻风电。文章首先根据系统负荷和风电出力特性分析其受阻原因;其次,通过对电动汽车充放电特性、可时移特性和SOC模型的分析,建立了电动汽车充放电模型,并提出相应策略;然后,以电动汽车消纳后的风电剩余受阻量最小为目标,建立电动汽车参与受阻风电消纳的源荷优化控制模型,并利用差分进化算法对模型进行求解;最后,以某地区电网实际数据进行仿真计算,验证电动汽车参与受阻风电消纳协调控制的可行性与有效性。     

山东电网建设抽水蓄能电站的必要性

介绍了山东电网电源结构的特点和调峰现状,根据山东电网调峰容量预测和平衡情况,详细分析了抽水蓄能电站在山东电网的作用及经济性。分析结果表明,抽水蓄能电站可以在山东电网的电力平衡中充分发挥作用;建设抽水蓄能电站可增加调峰和备用容量,降低火电单位煤耗,还可作为电网的调频、调相、事故备用、黑启动电源,对电力市场的安全和电网经营起重要作用。因此,山东电网建设抽水蓄能电站是必要的。     

我国非并网风电开发与发展建议

我国风电产业虽然起步晚,但发展快,2012年累计装机容量已达7532×104kW,处于全球领先水平。然而跟随式发展思维导致风电开发应用模式单一,加之我国电源结构中适合调峰的灵活电源比重小,导致难以并网的风电数量逐年增加,限电"弃风"问题日益突出,影响了风电产业的可持续发展。必须打破跟随式发展思维的束缚,通过风电发展模式多元化,有效提高风电消纳能力,实现风电发展的社会效益、环境效益和经济效益"三个统一"。"非并网风电"理论突破传统观念,研究风电在不上网情况下如何高效、低成本开发利用,目前已在非并网风电直接应用于某些高耗能产业方面取得重大进展,进入科技创新的中后期。由于单台兆瓦级风机造价都在数百万元以上,建设大规模"非并网风电"应用产业化示范工程投入巨大,存在一定风险,需要多措并举:以政产学研合作为基础,打造大规模"非并网风电"应用产业化联盟;转变重生产、轻消费的传统思维模式,将财政补贴重心从生产端转向消费端,鼓励高效、低成本、大规模直接消纳风电;加大政策扶持力度,降低应用非并网风电的行业准入门槛。     

电力系统中抽水蓄能电站调峰作用的研究

探讨核电、风电等清洁能源大规模接入电网后带来的电力系统调峰问题,研究抽水蓄能电站的调峰作用。通过对2020年全国各区域电网电源结构、负荷特性、调峰能力等数据预期进行综合分析,计算出核电、风电机组接入电网后应参与调峰的容量,得出需配套建设抽蓄电站的比例。为今后电力系统的规划建设提供理论依据。     

Constraints on the effective utilization of wind power in China: An illustration from the northeast China grid

Even though China's wind power industry has experienced a rapid growth since the beginning of this century, the utilization of wind power is still worrisome. In 2010, about 30% of China's total installed capacity could not get access to the grid. And about 10% of China's total wind power generation was curtailed. The problem of wind power curtailment is more prominent in Northeast-China region. The main particularity of Northeast China Grid is as follows: during the long heating period in winter, combined heat and power thermal plants need to modify the turbine generator's output to meet the heating demand and thus the thermal power peak regulation capacity is reduced, as a result the barriers of wind power consumption are increased. This paper provides a new perspective of the constraints on the effective utilization of wind power in the Northeast China Grid. We argue that there are two categories of constrained factors: structural factor and operational factor. The former includes grid structure, wind source structure, power source structure, and market structure. The latter includes power price mechanism, dispatch mode arrangement, wind power integration codes, and wind power forecast. At last, we make policy recommendations: promote the coordination between wind farm investment and grid construction, strengthen interprovincial power trade mechanism, implement flexible pricing mechanisms as well as improve current dispatch mode, etc.     

恒速风电机组对电网暂态电压稳定性的影响

基于恒速风电机组的结构,给出风电机组各部分的数学模型,利用仿真软件DIgSILENT/PowerFactory建立恒速风电机组的动态模型,并利用该模型在WSCC 3机9节点算例中仿真恒速风电机组并网运行时因风速变化引起的电网电压波动,通过极限切除时间分析恒速风电机组并网对电网暂态电压稳定性的影响,并与接入相同容量的同步机组进行比较。结果表明,恒速风电机组的接入降低了电网的暂态电压稳定性,且接入恒速风电机组装机容量越大,电网的暂态电压稳定性越差。由此提出改善恒速风电机组并网后电网暂态电压稳定性的建议。