測風(fēng)塔法在棄風(fēng)電量評估中的應(yīng)用

冷雪敏+高陽+許傲然

摘 要：準(zhǔn)確統(tǒng)計棄風(fēng)電量大小有利于風(fēng)力發(fā)電資源的最大化利用，對實現(xiàn)棄風(fēng)再利用、電網(wǎng)合理規(guī)劃具有重要指導(dǎo)意義。本文分別采用最大值法、比恩法和最大概率法對各風(fēng)機的實測功率曲線進行建模仿真，對比分析發(fā)現(xiàn)，最大概率法最能反映出實測的風(fēng)速-功率曲線模型。進而運用最大概率法建立基于測風(fēng)塔法棄風(fēng)電量評估模型。仿真結(jié)果表明，相比較傳統(tǒng)方法本評估方法得到的數(shù)據(jù)更接近風(fēng)場的理論應(yīng)發(fā)功率，能良好地反映風(fēng)電場棄風(fēng)電量大小。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；測風(fēng)塔；最大概率法；棄風(fēng)電量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.199

0 引言

隨著風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)不斷成熟，許多大型風(fēng)電場已逐漸并網(wǎng)。但是電網(wǎng)中的備用可調(diào)節(jié)容量不匹配和容量制約，造成風(fēng)電接入電網(wǎng)受限，導(dǎo)致棄風(fēng)情況越來越嚴(yán)重。棄風(fēng)電是風(fēng)電行業(yè)普遍存在的問題，棄風(fēng)造成的經(jīng)濟損失不容忽視。棄風(fēng)電量的統(tǒng)計準(zhǔn)確與否將直接影響風(fēng)電后續(xù)的開發(fā)，因此，如何提高棄風(fēng)電量評估準(zhǔn)確度已經(jīng)成為目前備受關(guān)注的重要課題。

1 棄風(fēng)電量

風(fēng)電場棄風(fēng)電量是指風(fēng)電場正常運轉(zhuǎn)條件下能夠發(fā)出，但是綜合考慮電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定運行等因素，迫使風(fēng)電機組暫時停機而不允許發(fā)出的電量[1]。棄風(fēng)電量是根據(jù)預(yù)測來風(fēng)與受限后實際風(fēng)電求差所得。W為棄風(fēng)電量；PL為風(fēng)電理論發(fā)電功率；PS為風(fēng)電實際發(fā)電功率。

從式中可以看出，統(tǒng)計棄風(fēng)電量大小，需要嚴(yán)格掌握棄風(fēng)區(qū)間[a，b]內(nèi)風(fēng)電場的理論發(fā)電功率（應(yīng)發(fā)功率）和風(fēng)電場實際發(fā)電功率。本文從風(fēng)電場理論功率的角度出發(fā)提出測風(fēng)塔法，并以風(fēng)電場的理論功率作為數(shù)據(jù)校驗的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

2 風(fēng)機實測功率曲線建模方案分析

風(fēng)電場實際發(fā)電功率與風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和風(fēng)速變化情況均有關(guān)，所以風(fēng)速-功率并不是簡單的線性關(guān)系，因此要準(zhǔn)確地獲得風(fēng)速-功率曲線，需要對實際測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計建模。目前經(jīng)常使用的功率曲線建模方法有最大值法，比恩法及最大概率法[2]。

圖1為對實驗風(fēng)機應(yīng)用三種風(fēng)機實測功率曲線模型輸出的功率曲線對比，可見最大概率法效果較優(yōu)。因為最大概率法可以使大部分風(fēng)速-功率數(shù)據(jù)對對應(yīng)的點逼近功率曲線，從建模后的曲線中可以清晰的看出數(shù)據(jù)的分布。所以我們選用最大概率法得到的風(fēng)機實測功率曲線模型應(yīng)用在測風(fēng)塔法建立棄風(fēng)評估模型中。

3 基于測風(fēng)塔法建立棄風(fēng)電量評估模型

3.1 最大概率法風(fēng)機實測功率曲線得到的輸出功率

由風(fēng)速物理模型得到風(fēng)機輪轂高度處風(fēng)速后，輸入到最大概率法得到的風(fēng)機實測功率曲線模型中得到風(fēng)機輸出功率曲線，與風(fēng)機實測功率曲線對比如圖2所示。

3.2 基于測風(fēng)塔法棄風(fēng)評估模型仿真結(jié)果

最大概率法風(fēng)機實測功率曲線得到的風(fēng)電場輸出總功率曲線與風(fēng)電場實際總功率曲線對比，兩者求差得到2015年8月的棄風(fēng)電量為4300.13MWh。

3.3 結(jié)果對比分析

本文通過運用測風(fēng)塔法建立的評估模型，經(jīng)過樣本訓(xùn)練和實際數(shù)據(jù)仿真，最終計算得出的棄風(fēng)電量為4300.13MWh。而運用傳統(tǒng)樣板機評估方法所得到的數(shù)據(jù)和理論輸出功率值為5367.07 MWh[3]，理論輸出功率計算值為4647.69 MWh，經(jīng)分析可得，本文所運用基于測風(fēng)塔法建立的棄風(fēng)電量評估模型要優(yōu)于基于樣板機法的棄風(fēng)電量評估模型，數(shù)據(jù)更接近理論輸出功率值。

4 結(jié)論

本文提出了基于測風(fēng)塔法棄風(fēng)電量統(tǒng)計方法，在一定程度上可以解決我國風(fēng)電場棄風(fēng)電量評估工作統(tǒng)計難的問題。對于基于樣板機法和基于測風(fēng)塔法的統(tǒng)計精度進行了分析和評價。測風(fēng)塔法仿真結(jié)果比較接近風(fēng)場的理論應(yīng)發(fā)功率，能良好地反映風(fēng)電場棄風(fēng)電量大小，表現(xiàn)出了更優(yōu)的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜文玲，馮雙磊，孫勇等.基于機艙風(fēng)速數(shù)據(jù)的風(fēng)電場棄風(fēng)電量計算方法研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（03）：647-652.

[2]任華，姚秀萍，張新燕等.風(fēng)電場棄風(fēng)電量統(tǒng)計方法研究[J]. 華東電力，2013，41（10）：2148-2152.

[3]丁坤，呂清泉，蔡旭等.采用樣板機法計算風(fēng)電場棄風(fēng)電量的實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析[J].可再生能源，2016，34（01）：56-63.