主持人語

由于石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源開發(fā)難度加大和成本飆升，以及由此所帶來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞已成為世界經(jīng)濟社會發(fā)展的主要問題之一，因此大規(guī)模開發(fā)可再生能源是有效解決能源危機和改善環(huán)境質(zhì)量的最主要途徑。在各種可再生能源類型之中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最為成熟，最有可能成為主流的替換性能源。風(fēng)力發(fā)電與常規(guī)能源發(fā)電相比具有2個基本特點：一是風(fēng)力發(fā)電的隨機性。在大自然環(huán)境中，風(fēng)速將受到包括天氣、地勢等多種不可抗拒的自然因素的影響，這些因素決定了風(fēng)力發(fā)電的隨機性，主要表現(xiàn)在輸出功率的間歇性、波動性以及難以準(zhǔn)確預(yù)測性。二是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的特殊性。與常規(guī)發(fā)電設(shè)備相比，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備從原動機結(jié)構(gòu)、發(fā)電機結(jié)構(gòu)以及發(fā)電控制設(shè)備等多個方面都與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備有較大區(qū)別，這些設(shè)備不僅含有機電系統(tǒng)的慢動態(tài)耦合過程，也含有快速的大功率電力電子系統(tǒng)的快動態(tài)耦合過程。由此可以看出，大規(guī)模風(fēng)電機組接入電網(wǎng)改變了電力系統(tǒng)的本征結(jié)構(gòu)，而風(fēng)電功率的隨機波動性又使得電力系統(tǒng)的動態(tài)行為變得更加復(fù)雜，這種本征結(jié)構(gòu)變化和復(fù)雜動態(tài)行為對電力系統(tǒng)的調(diào)度和運行控制提出了新的挑戰(zhàn)。

為了能夠接納大規(guī)模的風(fēng)電，電力系統(tǒng)必須發(fā)展必要的技術(shù)以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的以上2個特點。這些技術(shù)可以從資源級、調(diào)度級、運行及控制級分別進行討論。資源級主要側(cè)重于先進的風(fēng)功率預(yù)測技術(shù)，特別是短期風(fēng)力發(fā)電預(yù)測技術(shù)是克服風(fēng)電功率隨機波動特性的核心，與負荷預(yù)測有著較大的區(qū)別。調(diào)度級是一個考慮如何利用風(fēng)能預(yù)測結(jié)果、負荷預(yù)測結(jié)果、常規(guī)電源發(fā)電計劃、系統(tǒng)備用情況以及風(fēng)電場群的特性，協(xié)調(diào)優(yōu)化控制風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量，在保證安全穩(wěn)定與經(jīng)濟的前提下，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電能力的最大利用的多目標(biāo)的隨機性與確定性并存的最優(yōu)化問題。運行及控制級主要含有2方面內(nèi)容：一是風(fēng)電接入后對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機理分析；二是通過各種控制技術(shù)保障系統(tǒng)的功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定以及電壓穩(wěn)定。

該期專欄由本人主持，主要邀請了國家自然科學(xué)基金重大項目“含大規(guī)模風(fēng)電的隨機-確定性耦合電力系統(tǒng)運行與控制基礎(chǔ)理論研究”的研究團隊成員和相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者撰稿，撰稿論文分別從風(fēng)功率預(yù)測、調(diào)度、控制等不同側(cè)面來呈現(xiàn)最新的研究進展。在上述資源級和調(diào)度級研究方面，“隨機電源與確定電源協(xié)同調(diào)度綜述”一文針對新能源出力預(yù)測、提前計劃、實時調(diào)度3個層次分別進行綜述和舉例說明，并對可再生能源接入系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。由于風(fēng)速本身具有典型的非線性和非平穩(wěn)性特征，“基于樣本熵和支持向量機的短期風(fēng)速預(yù)測模型”一文在上述資源級層面展開研究，提出了一種基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解、樣本熵和支持向量機的短期風(fēng)速組合預(yù)測模型；此外，針對支持向量機模型的參數(shù)一般并不能保證達到最好的效果，采用遺傳算法來實現(xiàn)這些參數(shù)的自動選擇尋優(yōu)，進一步提高了風(fēng)速預(yù)測效率。在上述調(diào)度級研究層面，由于大規(guī)模風(fēng)電接入，導(dǎo)致系統(tǒng)運行備用的增加，“考慮穩(wěn)態(tài)頻率約束的含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)機組組合研究”一文考慮了系統(tǒng)一、二次調(diào)頻備用需求，構(gòu)建了含穩(wěn)態(tài)頻率約束的機組組合模型，通過算例驗證了所提模型的有效性及優(yōu)越性。在上述運行級研究層面，“大規(guī)模風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響機理研究”一文討論了根據(jù)雙饋風(fēng)機的暫態(tài)特性，提出將雙饋風(fēng)機視為恒功率源的可行性和限制條件，并從雙饋風(fēng)機的暫態(tài)特性出發(fā)，基于直流潮流模型和等面積定則，分析大量風(fēng)電接入簡單電力系統(tǒng)中的暫態(tài)穩(wěn)定機理，并通過算例進行了仿真驗證?！耙环N抑制大規(guī)模風(fēng)機連鎖脫網(wǎng)的電壓無功控制措施”一文在上述控制級層面展開了研究，提出了風(fēng)電機組連鎖脫網(wǎng)發(fā)展的4個階段，并指出了風(fēng)電連鎖脫網(wǎng)中的主導(dǎo)影響因素；針對電壓無功控制這一可控的主要影響因素，提出了一種從風(fēng)電場和電網(wǎng)2個層面協(xié)調(diào)抑制風(fēng)電連鎖脫網(wǎng)的無功電壓兩級控制策略，以實際電網(wǎng)為原型的等效風(fēng)電場為例驗證了所提控制策略的有效性。

含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)的調(diào)度和運行控制技術(shù)是電力系統(tǒng)當(dāng)前的研究前沿和熱點，本次專欄推出了相關(guān)的文章，希望能進一步推動本領(lǐng)域的研究。在此，謹向所有為此專欄撰稿而付出辛勤勞動的專家學(xué)者表示感謝，同時，也對提供這樣一個交流平臺的《電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報》編輯部表示感謝。