大规模风电并网背景下提升电力体系调峰能力研究

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1、大规模风电并网背景下提升电力体系调峰能力研究1绪论1.1我国风电发展现状近年来我国风电发展非常迅速，从2005年起，风电以每年翻一番的速度在增长，远远超过了规划发展速度。到2009年底，总装机容量已经超过2500万千瓦，风电并网容量占开机容量的比例在内蒙电网己经超过20%，在吉林电网己经超过12%。根据规划，我国将在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏6个省区打造7个千万千瓦级风电基地。甘肃酒泉地区首个千万千瓦级风电基地建设规划己经完成，规划建设9个风电场，到2015年装机容量1270万千瓦，目前己进入实施阶段。到2020年，我国风电开发装机总规模有望超过1亿千瓦，可再生能源在能源结构中的比例

2、争取达到16%。到2020年，我国风电开发装机总规模预计达到1.5亿千瓦，可再生能源在能源结构中的比例争取达到16%，到2050年的风电装机总规模将达到5亿千瓦。1.2风电出力特性分析与水电站可以蓄水不同，风电场在当前尚无法存储风能，因此，风电场的输出受自然风的变化而变化，无法像传统电源那样进行实时功率调整，具有不可控性。由于自然风具有随机性、波动性、间歇性以及季节性等特征，风电场输出以及系统内风电总输出也表现出相应的特征。1)出力波动性和随机性图1.1给出了辽宁省网内某风电场在2009年5月20日的风电出力曲线，每5分钟一个点。可以看出风电出力具有明显的波动性。图2给出了该风电场2009年5

3、月共31天的风电出力曲线，可以看出，该风电场出力日波动性很大，最小值接近于O，最大值接近于满负荷。在省调范围内通常有多个风电场，风电场的地理分布效应使得各风电场之间的输出具有互补性，从而降低风电波动的幅度。然而，即便如此，系统内的风电总输出依然具有明显的波动特性。图1.3给出了内蒙古电网2009年10-12月风电功率(标么值)曲线，可以看出各风电场累计输出依然具有明显的波动特性。2)间歇性受风电随机性和间歇性的影响，风电场输出也具有明显的随机性和间歇性。图1.4给出了辽宁省网内某风电场在2009年5月10日5月12日的出力曲线，可以看出风电场出力具有明显的间歇性。图1.5给出了上述两日内辽宁省

4、内所有风电场的累计出力曲线，可以看出，尽管累计出力曲线的变化幅度低于单个风电场，但依然具有明显的间歇性。3)反调峰特性根据风电对电网等效负荷峰谷差改变模式的不同，可将风电日内出力调峰效应分为反调峰、正调峰与过调峰3种情形，如下图1.6所示。风电反调峰是指风电日内出力增减趋势与系统负荷曲线相反，风电接入后系统等效负荷曲线峰谷差增大，其典型日曲线如图1.6(a)所示;风电正调峰指风电日内出力增减趋势与系统负荷基本相同，且风电出力峰谷差小于系统负荷峰谷差，风电接入后系统等效负荷曲线峰谷差减小，其典型日曲线如图1.6伪)所示;风电过调峰是指风电日内出力增减趋势与系统负荷基本相同，风电出力峰谷差大于系统

5、负荷峰谷差，风电接入后系统等效负荷曲线峰谷倒置，其典型日曲线如图1.6(e)所示。由于我国风电资源主要集中在三北地区(东北、华北、西北)以及东南沿海地区，受我国风资源特性影响，通常晚上风大，白天风小，具有明显的反调峰特性。图1.7给出了2010年甘肃电网模拟的日内各时段平均出力曲线，图中可以看出，甘肃风电夜间的平均出力大于白天的平均出力，风电日内平均出力曲线与负荷曲线的变化趋势相反，可以推断，风电出现反调峰效应的概率大于出现正调峰效应的概率。图1.8给出了东北电网直调风电2007年5月1日2008年6月30日共14个月的日低谷反调峰概率分布，结果表明，约52%的运行日出现反调峰现象，反调峰出力

6、幅度的概率分布如图1.8所示2水电风电绑定调峰运行策略分析如前文所述，近年来风电在我国得到了快速发展，在多个局部电网中的比例已经超过了10%。由于风电场无法像水库蓄水一样存储风能，因此风电出力具有与自然风一样的随机性和间歇性，被认为只能提供电量，而无法提供容量。然而，与风电不同，水电具有很高的容量可信度，但其提供电量的能力却受到水库蓄水能力和来水条件的限制，特别是在枯水期，往往体现为容量充裕，而电量不足。因此，水电、火电、风电混合电力系统中，在枯水期，把水电和风电绑定运行，由水电提供容量保证，由风电提供电量补充，将会具有明显的互补效益。本章基于水电调峰运行方式，提出了枯水期水电一风电绑定调峰的

7、运行策略，以期通过风电对水电的电量补充，提高水电的调峰能力，减小火电承担负荷的峰谷差，进而提高电网接纳风电的能力。2.1传统水电调峰运行原理水电调峰运行法是指在非丰水季节尽可能利用各水电厂给定的用水量，用水电厂承担系统负荷曲线的尖峰部分，而由火电厂承担较平稳的基本负荷(基荷和腰荷)，从而减少火电机组的频繁调整。该运行方法可以尽可能减少火电机组的开机容量，有利于系统低谷调峰。在我国许多火电为主的局部