DQZHAN訊：風(fēng)電場對電力系統(tǒng)的電源規(guī)劃風(fēng)險評估的影響

風(fēng)電能源是社會生產(chǎn)生活中的綠色可再生能源，在社會可持續(xù)發(fā)展理念下，對于能源發(fā)展以及電力結(jié)構(gòu)調(diào)整都具有重要的作用。在電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風(fēng)險評估中，風(fēng)電場屬于一種不確定性因素，為提高評估的科學(xué)性和合理性，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握風(fēng)電場對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風(fēng)險評估的影響。本文就此進(jìn)行簡要分析，僅供相關(guān)人員參考。

電力系統(tǒng)電源規(guī)劃作為電力系統(tǒng)規(guī)劃工作中的重要內(nèi)容，其直接關(guān)系著電力系統(tǒng)電源布局戰(zhàn)略決策的科學(xué)性和有效性，并且對于電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和**性也產(chǎn)生較為明顯的影響。 我國風(fēng)能資源比較豐富，風(fēng)力發(fā)電的順利實現(xiàn)，能夠在一定程度上緩解我國能源需求問題，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，對于整個社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。由于風(fēng)能資源具有不確定性，基于風(fēng)電機(jī)組運行特性，使得電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃往往會受到風(fēng)電機(jī)組的波動性和間歇性等的影響，此種情況下，加大力度探討風(fēng)電場對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風(fēng)險評估的影響，對于風(fēng)能資源和有效利用具有重要意義。

風(fēng)電場電源規(guī)劃和可靠性模型

1、常規(guī)電源的電源規(guī)劃

就電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的實際情況來看，常規(guī)電源的電源規(guī)劃具有高維數(shù)、 非線性和離散性特征，若通過直接方式進(jìn)行求解的難度較大，因此在實際電源規(guī)劃工作中主要將其分解為電源投資決策問題和生產(chǎn)優(yōu)化決策問題，以促進(jìn)問題的順利解決。該模型在實際應(yīng)用中忽視了未來收益的不確定性和投資者對投資時機(jī)的選擇權(quán)，通過對啟發(fā)式算法或線性規(guī)劃法的運用，將多種數(shù)學(xué)優(yōu)化算法融合在一起，促進(jìn)問題的解決。近年來科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電源規(guī)劃中對人工智能算法的應(yīng)用也更為廣泛，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和遺傳算法等為典型應(yīng)用代表。

２、風(fēng)電場對電源規(guī)劃的影響

風(fēng)電機(jī)組對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的影響包含多個方面，其一是風(fēng)電機(jī)組的間歇性和波動性對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的可靠性產(chǎn)生較為明顯的影響，導(dǎo)致電力系統(tǒng)等效負(fù)荷峰谷差逐漸增大，部分機(jī)組需要調(diào)停以吸納風(fēng)電場出力，此種情況下導(dǎo)致電力系統(tǒng)設(shè)備備用容量不斷增大，并且給電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰都產(chǎn)生極為不利的影響。其二是在風(fēng)電速度的影響下，風(fēng)電機(jī)組的輸出功率存在不確定性，難以實現(xiàn)科學(xué)化控制。 其三是風(fēng)力發(fā)電中所運用的電力電子設(shè)備在入網(wǎng)后會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，并且嚴(yán)重影響電網(wǎng)質(zhì)量，甚至出現(xiàn)閃變問題，為保證電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的順利開展，往往需要對濾波裝置進(jìn)行合理設(shè)置，并在實際工作中準(zhǔn)確把握風(fēng)電場*大穿透功率等因素的影響，以保證電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的科學(xué)性和合理性。其四是風(fēng)電機(jī)組實際運行過程中需要從電網(wǎng)吸收無功功率，此種情況下往往導(dǎo)致電壓下降或電壓波動，使得風(fēng)電的單位發(fā)電成本明顯增大。其五是風(fēng)電位置選擇的不合理或裝機(jī)容量的不適宜，也是影響電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的重要因素，極易導(dǎo)致電網(wǎng)損耗增大，并且影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，對于電網(wǎng)建設(shè)及穩(wěn)定運行都是不利的。

３、風(fēng)電場的可靠性模型

風(fēng)電機(jī)組可靠性模型的建立是一項復(fù)雜性工作，需要準(zhǔn)確把握風(fēng)速的隨機(jī)性變化、風(fēng)電機(jī)組的強(qiáng)迫停運率等要素極易**分析，結(jié)合風(fēng)電機(jī)組運行的實際需求，掌握好風(fēng)電機(jī)組的輸出功率與風(fēng)速之間的關(guān)系，從而提高電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的有效性和可靠性。

1）威布爾分布風(fēng)速模型。

威布爾分布屬于一種分布函數(shù)法，是一種單峰兩參數(shù)法，在風(fēng)速變化均得到良好應(yīng)用，基于分布函數(shù)能夠準(zhǔn)確把握威布爾分布的偏斜度，并在標(biāo)準(zhǔn)取值范圍內(nèi)，能夠?qū)γ啃r的風(fēng)速隨機(jī)抽樣值進(jìn)行準(zhǔn)確計算，以促進(jìn)電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的順利進(jìn)行。威布爾分布模擬法在實際應(yīng)用中的計算量較小，原理簡單，具有一定應(yīng)用優(yōu)勢，但也存在一定不足，其在風(fēng)速模擬中能夠得到合理應(yīng)用，但難以實現(xiàn)對風(fēng)速的科學(xué)化預(yù)測。

2）風(fēng)電機(jī)組的輸出功率與風(fēng)速的關(guān)系。

風(fēng)速的大小決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率大小，只有當(dāng)風(fēng)速值在切入風(fēng)速和切出風(fēng)速之間時，風(fēng)電機(jī)組才會有輸出功率，低于切入風(fēng)速時風(fēng)電機(jī)組不會啟動;高于切出速度時風(fēng)電機(jī)組將自動停運。

含風(fēng)電場電源規(guī)劃的風(fēng)險評估

電源規(guī)劃的風(fēng)險評估是電力系統(tǒng)規(guī)劃中一個復(fù)雜的任務(wù)，其基本目標(biāo)是在滿足負(fù)荷增長要求和系統(tǒng)可靠性水平的同時，合理的設(shè)置新增電源的位置和容量。 通常，該規(guī)劃過程中不考慮輸電網(wǎng)，而主要考慮電源與負(fù)荷之間的平衡。 傳統(tǒng)方法即是基于這一前提進(jìn)行電源風(fēng)險評估。本文提出了考慮風(fēng)電場的電源規(guī)劃的風(fēng)險評估，某個電源對系統(tǒng)風(fēng)險的影響不僅取決于其容量的大小，而且與其在系統(tǒng)中的位置有關(guān)。 含風(fēng)電機(jī)組的電源規(guī)劃的風(fēng)險評估包括以下幾個方面:

１、根據(jù)社會、環(huán)境和政府管制方面的要求，選擇可行的電源規(guī)劃方案。

２、通過技術(shù)分析和風(fēng)險靈敏度分析選擇出要重點考慮的規(guī)劃備選方案。 技術(shù)分析包括系統(tǒng)潮流計算、故障水平、暫態(tài)穩(wěn)定和技術(shù)可行性研究。風(fēng)險靈敏度分析是對新增電源在不同容量和位置時對系統(tǒng)風(fēng)險的影響進(jìn)行評估。可用發(fā)輸電系統(tǒng)風(fēng)險評估方法進(jìn)行這一分析。 要重點考慮的規(guī)劃備選方案應(yīng)包括新增電源可能的容量范圍和位置。

３、利用基于蒙特卡洛模擬的方法進(jìn)行發(fā)電成本和風(fēng)險費用的隨機(jī)模擬。

４、進(jìn)行包括投資、運行成本和風(fēng)險費用的綜合經(jīng)濟(jì)分析。

５、將總費用*小的方案作為*佳方案。就發(fā)電成本和風(fēng)險費用模擬的模擬來看，把蒙特卡洛模擬技術(shù)與*小費用評估模型相結(jié)合，進(jìn)行發(fā)電成本和風(fēng)險損失費用的模擬。

模擬方法包括以下基本步驟：

(1)建立多水平年度負(fù)荷模型，這個模型使用小時負(fù)荷數(shù)據(jù)合成負(fù)荷水平狀態(tài)。

(2)利用蒙特卡洛模擬選擇某一個負(fù)荷水平下的系統(tǒng)狀態(tài)。所評估的系統(tǒng)是一個發(fā)輸電系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組以及輸電元件用兩狀態(tài)隨機(jī)變量表示(僅運行和停運狀態(tài))，或者根據(jù)具體情況可以被假設(shè)為 100%可靠。

(3)求解*小費用模型，計算發(fā)電出力分配、發(fā)電成本、負(fù)荷削減和母線停電損失。

(4)重復(fù)第(2)和第(3)步，直到各負(fù)荷水平的計算都達(dá)到收斂為止。

(5)將所有負(fù)荷水平的結(jié)果按其概率加權(quán)，計算期望發(fā)電成本和期望風(fēng)險損失費用的年度指標(biāo)。就含風(fēng)電場的*小費用模型來看，這個模型的目標(biāo)是要在滿足功率平衡、線性化潮流關(guān)系、以及支路額定容量和發(fā)電機(jī)組出力限制的條件下，使發(fā)電成本和停電損失費用之和*小。

結(jié)語

總而言之，電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的有效性和可靠性往往影響著整個電力系統(tǒng)的有序運行，并且對于電力系統(tǒng)的整體規(guī)劃也產(chǎn)生較大的影響，與整個社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也存在密切的聯(lián)系。這就要求在電力系統(tǒng)規(guī)劃過程中要準(zhǔn)確把握好風(fēng)電場對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風(fēng)險評估的影響，基于蒙特卡洛模擬計算和*小費用評估模型，對引入風(fēng)電場后的電源規(guī)劃進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究，實現(xiàn)對現(xiàn)有電源規(guī)劃模型的完善，從整體上促進(jìn)電源規(guī)劃的不斷發(fā)展進(jìn)步。