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              風電場對電力系統的電源規劃風險評估的影響

                 日期:2018-09-13     來源:中國節能在線    瀏覽:11    

                風電能源是社會生產生活中的綠色可再生能源,在社會可持續發展理念下,對于能源發展以及電力結構調整都具有重要的作用。在電力系統電源規劃風險評估中,風電場屬于一種不確定性因素,為提高評估的科學性和合理性,應當準確把握風電場對電力系統電源規劃風險評估的影響。本文就此進行簡要分析,僅供相關人員參考。

                電力系統電源規劃作為電力系統規劃工作中的重要內容,其直接關系著電力系統電源布局戰略決策的科學性和有效性,并且對于電力系統運行的穩定性和安全性也產生較為明顯的影響。 我國風能資源比較豐富,風力發電的順利實現,能夠在一定程度上緩解我國能源需求問題,優化能源結構,對于整個社會經濟的穩定持續發展都具有重要的意義。由于風能資源具有不確定性,基于風電機組運行特性,使得電力系統運行和規劃往往會受到風電機組的波動性和間歇性等的影響,此種情況下,加大力度探討風電場對電力系統電源規劃風險評估的影響,對于風能資源和有效利用具有重要意義。

                風電場電源規劃和可靠性模型

                1、常規電源的電源規劃

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

                2、風電場對電源規劃的影響

                風電機組對電力系統電源規劃的影響包含多個方面,其一是風電機組的間歇性和波動性對電力系統電源規劃的可靠性產生較為明顯的影響,導致電力系統等效負荷峰谷差逐漸增大,部分機組需要調停以吸納風電場出力,此種情況下導致電力系統設備備用容量不斷增大,并且給電網調頻和調峰都產生極為不利的影響。其二是在風電速度的影響下,風電機組的輸出功率存在不確定性,難以實現科學化控制。 其三是風力發電中所運用的電力電子設備在入網后會對電網產生諧波污染,并且嚴重影響電網質量,甚至出現閃變問題,為保證電力系統電源規劃的順利開展,往往需要對濾波裝置進行合理設置,并在實際工作中準確把握風電場最大穿透功率等因素的影響,以保證電力系統電源規劃的科學性和合理性。其四是風電機組實際運行過程中需要從電網吸收無功功率,此種情況下往往導致電壓下降或電壓波動,使得風電的單位發電成本明顯增大。其五是風電位置選擇的不合理或裝機容量的不適宜,也是影響電力系統電源規劃的重要因素,極易導致電網損耗增大,并且影響系統穩定性,對于電網建設及穩定運行都是不利的。

                3、風電場的可靠性模型

                風電機組可靠性模型的建立是一項復雜性工作,需要準確把握風速的隨機性變化、風電機組的強迫停運率等要素極易全面分析,結合風電機組運行的實際需求,掌握好風電機組的輸出功率與風速之間的關系,從而提高電力系統電源規劃的有效性和可靠性。

                1)威布爾分布風速模型。

                威布爾分布屬于一種分布函數法,是一種單峰兩參數法,在風速變化均得到良好應用,基于分布函數能夠準確把握威布爾分布的偏斜度,并在標準取值范圍內,能夠對每小時的風速隨機抽樣值進行準確計算,以促進電力系統電源規劃的順利進行。威布爾分布模擬法在實際應用中的計算量較小,原理簡單,具有一定應用優勢,但也存在一定不足,其在風速模擬中能夠得到合理應用,但難以實現對風速的科學化預測。

                2)風電機組的輸出功率與風速的關系。

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

                含風電場電源規劃的風險評估

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

                1、根據社會、環境和政府管制方面的要求,選擇可行的電源規劃方案。

                2、通過技術分析和風險靈敏度分析選擇出要重點考慮的規劃備選方案。 技術分析包括系統潮流計算、故障水平、暫態穩定和技術可行性研究。風險靈敏度分析是對新增電源在不同容量和位置時對系統風險的影響進行評估。可用發輸電系統風險評估方法進行這一分析。 要重點考慮的規劃備選方案應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行發電成本和風險費用的隨機模擬。

                4、進行包括投資、運行成本和風險費用的綜合經濟分析。

                5、將總費用最小的方案作為最佳方案。就發電成本和風險費用模擬的模擬來看,把蒙特卡洛模擬技術與最小費用評估模型相結合,進行發電成本和風險損失費用的模擬。

                模擬方法包括以下基本步驟:

                (1)建立多水平年度負荷模型,這個模型使用小時負荷數據合成負荷水平狀態。

                (2)利用蒙特卡洛模擬選擇某一個負荷水平下的系統狀態。所評估的系統是一個發輸電系統。發電機組以及輸電元件用兩狀態隨機變量表示(僅運行和停運狀態),或者根據具體情況可以被假設為 100%可靠。

                (3)求解最小費用模型,計算發電出力分配、發電成本、負荷削減和母線停電損失。

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

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

                結語

                總而言之,電力系統電源規劃的有效性和可靠性往往影響著整個電力系統的有序運行,并且對于電力系統的整體規劃也產生較大的影響,與整個社會經濟的發展也存在密切的聯系。這就要求在電力系統規劃過程中要準確把握好風電場對電力系統電源規劃風險評估的影響,基于蒙特卡洛模擬計算和最小費用評估模型,對引入風電場后的電源規劃進行經濟性研究,實現對現有電源規劃模型的完善,從整體上促進電源規劃的不斷發展進步。

               
              標簽: 風電
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