DQZHAN訊：風電場對電力系統(tǒng)的電源規(guī)劃風險評估的影響
風電能源是社會生產(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(yīng)當準確把握風電場對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風險評估的影響。本文就此進行簡要分析，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。 我國風能資源比較豐富，風力發(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)濟的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)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(tǒng)運行和規(guī)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(tǒng)電源規(guī)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(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)學優(yōu)化算法融合在一起，促進問題的解決。近年來科學技術(shù)不斷進步，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、風電場對電源規(guī)劃的影響
風電機組對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的影響包含多個方面，其一是風電機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，導致電力系統(tǒng)等效負荷峰谷差逐漸增大，部分機組需要調(diào)停以吸納風電場出力，此種情況下導致電力系統(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(xiàn)科學化控制。 其三是風力發(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行合理設(shè)置，并在實際工作中準確把握風電場*大穿透功率等因素的影響，以保證電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的科學性和合理性。其四是風電機組實際運行過程中需要從電網(wǎng)吸收無功功率，此種情況下往往導致電壓下降或電壓波動，使得風電的單位發(fā)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(tǒng)電源規(guī)劃的重要因素，極易導致電網(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**分析，結(jié)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(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，在風速變化均得到良好應(yīng)用，基于分布函數(shù)能夠準確把握威布爾分布的偏斜度，并在標準取值范圍內(nèi)，能夠?qū)γ啃r的風速隨機抽樣值進行準確計算，以促進電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的順利進行。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，其在風速模擬中能夠得到合理應(yīng)用，但難以實現(xiàn)對風速的科學化預測。
2）風電機組的輸出功率與風速的關(guān)系。
風速的大小決定了風力發(fā)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(guī)劃的風險評估
電源規(guī)劃的風險評估是電力系統(tǒng)規(guī)劃中一個復雜的任務(wù)，其基本目標是在滿足負荷增長要求和系統(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荷之間的平衡。 傳統(tǒng)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(guī)劃的風險評估，某個電源對系統(tǒng)風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)。 含風電機組的電源規(guī)劃的風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)風險的影響進行評估?？捎冒l(fā)輸電系統(tǒng)風險評估方法進行這一分析。 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行發(fā)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(jīng)濟分析。
５、將總費用*小的方案作為*佳方案。就發(fā)電成本和風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，進行發(fā)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(shù)據(jù)合成負荷水平狀態(tài)。
(2)利用蒙特卡洛模擬選擇某一個負荷水平下的系統(tǒng)狀態(tài)。所評估的系統(tǒng)是一個發(fā)輸電系統(tǒng)。發(fā)電機組以及輸電元件用兩狀態(tài)隨機變量表示(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(jié)果按其概率加權(quán)，計算期望發(fā)電成本和期望風險損失費用的年度指標。就含風電場的*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(guān)系、以及支路額定容量和發(fā)電機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)劃過程中要準確把握好風電場對電力系統(tǒng)電源規(guī)劃風險評估的影響，基于蒙特卡洛模擬計算和*小費用評估模型，對引入風電場后的電源規(guī)劃進行經(jīng)濟性研究，實現(xiàn)對現(xiàn)有電源規(guī)劃模型的完善，從整體上促進電源規(guī)劃的不斷發(fā)展進步。
