探析風電不確定性對電力系統(tǒng)的影響

孔祥明

摘 要：利用風能代替其他能源進行電力生產(chǎn)，在確保滿足我國現(xiàn)代居民和城市的生活和發(fā)展的需求的同時，保證對我國其他能源的節(jié)約和保護，達到節(jié)能生產(chǎn)的目的，并為進一步加大我國科技開發(fā)力度起到推動作用，但由于在該電力系統(tǒng)中存在的風電不確定性會導致電力生產(chǎn)過程及效率也隨之受到影響，基于此，本文對風電不確定性進行簡要分析，就該不確定性對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響和相應對策展開思考與研究。

關(guān)鍵詞：風電不確定性 電力系統(tǒng) 影響 應對措施

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0053-02

1 風電不確定性的基本概念

通常情況下，在利用風能進行發(fā)電時產(chǎn)生的波動性、間歇性是風電不確定性在發(fā)電過程中展現(xiàn)出的基本形式。波動性是指風力在運動過程中產(chǎn)生的風速的不均勻性產(chǎn)生的一定波動，而導致風速出現(xiàn)波動性的主要原因包括地域、氣候和風速頻率，一般來說不同地域的風速因其地理環(huán)境和海拔等條件不同也有所不同，再加上短時間內(nèi)風速在頻率上有所變化，在利用不同風速進行發(fā)電時出現(xiàn)的波動性和不確定性也較大，因此則導致風電出現(xiàn)不確定性。

而實際上利用現(xiàn)有技術(shù)和測量技術(shù)無法對風速產(chǎn)生的波動和間歇性進行準確測量和記錄，同時也無法針對其產(chǎn)生的風電不確定性標準進行確定，因此在使用正弦波、矩形波等方法時無法得到明確、準確的波動值和間歇值，隨機性、不確定性極強，因此導致風電不確定性產(chǎn)生的主要原因還是源自于風速本身。

2 風電不確定性出現(xiàn)時對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響

2.1 對電力頻率產(chǎn)生的影響

在電力系統(tǒng)的正常運行過程中保證其穩(wěn)定性是確保該系統(tǒng)整體運行水平的關(guān)鍵因素，而針對其穩(wěn)定性進行控制時多需要對其系統(tǒng)內(nèi)部的防干擾系統(tǒng)及抵御系統(tǒng)整體強度進行加強，確保電力系統(tǒng)的充裕性，才能夠保證該電力系統(tǒng)能夠在運行過程中保證對電力用戶的電力輸送。但由于風電不確定性的存在，則會對其充裕性和抵御系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，最直接的表現(xiàn)則為電力的頻率出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。在受到風電不確定性的作用下，電力頻率會因風速等指標的變化產(chǎn)生變化，而這種變化無法及時得到準確控制和計算，導致其頻率整體變化形態(tài)無法被控制，使電力系統(tǒng)整體頻率受到影響，而針對這種現(xiàn)象，必須要求電力系統(tǒng)控制人員等其他相關(guān)人員需要及時對風電不確定性進行掌握和捕捉，一旦捕捉到該不確定性因素則能夠針對具體情況和具體分析結(jié)果，采取實際性措施，對其頻率進行有效控制，以免因頻率超出或達不到標準范圍而出現(xiàn)電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性受損的情況。

2.2 對電壓產(chǎn)生的影響

在電力系統(tǒng)運行中，風電不確定性會影響電力系統(tǒng)電壓，一旦電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，加上其他相關(guān)因素作用，風機脫網(wǎng)現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。隨著風機不斷入網(wǎng)，電網(wǎng)中的感應電機明顯增加，加上風電不確定性因素作用，電壓極易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，極易出現(xiàn)故障問題。針對風電不確定性在電力系統(tǒng)電壓方面的影響來說，相關(guān)人員可以根據(jù)電力系統(tǒng)具體運行情況，可以將無功補償設備合理安裝到線路中，避免在風電不確定性作用下，電力系統(tǒng)電壓頻繁出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，確保電力系統(tǒng)處于高效運行中，最大化降低安全事故發(fā)生率。

2.3 對我國電力市場產(chǎn)生的影響

近年來我國部分風力較為充足的地方為了積極相應國家號召和持續(xù)發(fā)展方針內(nèi)容，以風能為主要發(fā)電方式，建立風力發(fā)電廠，以期能夠利用風能加大電力的生產(chǎn)力度，為進一步滿足我國電力企業(yè)發(fā)展及我國未來發(fā)展科技基礎提供先決性條件，由于現(xiàn)有國內(nèi)存在RES入網(wǎng)增長速度較快的情況，而現(xiàn)有電力市場內(nèi)有關(guān)電力企業(yè)及城市電力輸送的相關(guān)內(nèi)容均存在一定固定模式，但風電的不確定性因素則極易對DSM（需求側(cè)管理）整體準確度和水平產(chǎn)生影響，對我國電力企業(yè)在電力市場中未來的發(fā)展目標和走向均產(chǎn)生一定影響。

2.4 對節(jié)能減排產(chǎn)生的影響

傳統(tǒng)電力生產(chǎn)過程需要對煤炭等進行能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能以便于對城市建筑和居民生活的電能供應，而風能發(fā)電則能夠在較大程度上降低對我國能源的消耗，況且煤礦等不可再生性能源在使用過程中需要通過燃燒產(chǎn)生熱能完成能量轉(zhuǎn)換，在燃燒過程中產(chǎn)生的化學反應會導致空氣中二氧化碳等碳化物排放量的增加，對我國環(huán)境等均產(chǎn)生影響，因此大力發(fā)展風能發(fā)電可在一定程度上達到我國節(jié)能減排發(fā)展的基本目標。但由于風電不確定性因素的存在導致現(xiàn)有風能發(fā)電整體水平仍無法達到理想狀態(tài)，因此在一定供應過程中仍需要利用傳統(tǒng)發(fā)電模式，而這種形式則對節(jié)能減排目標產(chǎn)生影響，對我國持續(xù)發(fā)展的過程產(chǎn)生了較大阻礙。

3 降低風電不確定性影響水平的應對措施

3.1 建立電網(wǎng)防線，降低不確定性因素的影響率

在針對風電場內(nèi)風電不確定性因素進行控制時，首先要求相關(guān)人員必須及時對該不確定性因素進行具體分析，并針對該場內(nèi)的實際情況，結(jié)合該區(qū)域內(nèi)的地形、風力、風速、氣候等具體特點進行綜合分析和評估，并做好預防控制、緊急控制和校正控制，利用這三道防線加強對不確定性因素的控制力度，并在風電場運行過程中按照現(xiàn)有風險原則對場內(nèi)相關(guān)決策進行調(diào)整和優(yōu)化，例如當風力出現(xiàn)間歇性影響時會導致風電場出現(xiàn)停運等情況，而這種情況的發(fā)生概率無論多大都會對風電場的發(fā)電效率產(chǎn)生損害，為此則必須針對發(fā)電、輸送和用電等各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，并及時做出緊急應對措施，加強對不確定性因素的控制。

3.2 提升風速測定精確水平

一方面可結(jié)合以往的風電生產(chǎn)資料進行分析，對過去一段時間內(nèi)產(chǎn)生的風速的測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和對比；另一方面則需要根據(jù)風速的不同變化時期在系統(tǒng)規(guī)劃、運行計劃、檢修內(nèi)容中進行實時更新，并將具體數(shù)據(jù)信息傳達給各個以風速為主要應用條件的系統(tǒng)，盡可能提升對風速測定的精確度，保證在一定期間內(nèi)能夠利用該測定數(shù)值加大對不確定性的控制和應對，降低計算誤差，提升風能發(fā)電效率和水平。

3.3 加強對充裕性、穩(wěn)定性的把控

為進一步提升對極端事件的控制及應對水平，風電企業(yè)需要及時將環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生的非電力信息以及在電力市場內(nèi)的較易信息與現(xiàn)有風速概率預測相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行結(jié)合，通過進行所有信息的全面評估和分析及時找出在評估中存在的風電不確定性因素以及該因素對充裕性和電力穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響程度，可通過處理離散變量或連續(xù)變量或?qū)煞N方法結(jié)合使用對充裕性和穩(wěn)定性進行控制，而在計算過程中必須加大對靈敏度的控制與分析，以確保能夠在分析時減少相應場景，提升對充裕性、穩(wěn)定性的把控。

3.4 做好量化分析，降低風險

EEAC法的量化分析結(jié)果準確性較高，也是現(xiàn)有量化分析過程中較為常用的方法之一。雷興等人在研究過程中提出了感應發(fā)電機的暫態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)及相應的穩(wěn)定裕度定義。當風電場內(nèi)無功補償和場內(nèi)控制策略出現(xiàn)問題時，接入點內(nèi)的暫態(tài)電壓的偏移可接受性也會隨之受到影響，因此在此過程中必須做好量化分析，保證控制策略的穩(wěn)定性，加強對風電不確定性因素的控制，降低風險出現(xiàn)的概率。

4 結(jié)語

當風電場出現(xiàn)風電不確定性因素時，因素對于不同區(qū)域產(chǎn)生的影響不同，對整體電力系統(tǒng)水平和電力生產(chǎn)效率也產(chǎn)生一定影響，因此為了進一步提升風電場整體發(fā)電水平，則需要根據(jù)具體情況針對不確定性進行具體分析，并采取應對措施，保證其發(fā)電效率的同時提升我國電力市場整體穩(wěn)定性，達到節(jié)能減排、持續(xù)發(fā)展的基本目標。

參考文獻

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