利用储能装置平抑风电预测误差的可行性分析

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1、北京交通大学专业硕士学位论文绪论1绪论1．1研究背景近年来，现代工业的迅速发展使环境污染问题日益突出，人类大量的燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料，造成温室气体的大量排放，从而导致全球气候变暖、海平面迅速上升和南北极的冰层不断融化等一系列严重的生态问题，这些都对人类的正常生活造成了巨大的影响。开发和利用可再生能源是人类应对全球性能源危机和环境污染的新途径，对于改善能源结构、保证国民经济可持续发展具有相当重要的战略意义。与其他传统化石燃料相比，风能具有储量巨大、分布广泛、可再生、污染较少等优点。我国的风能储量非常巨大、分布面较广，甚至比水能还要丰富。对风能的合理利用，不仅

2、对减少环境污染，而且对缓解日益严重的能源紧张局势等问题具有重要意义。根据我国国家气象局提供的资料显示：我国陆上可利用的风力资源达到2．5亿kW，海上可用风能资源也超过7．5亿kW，远远超过可利用水能资源的3．78亿kW。所以，风力发电是大规模利用风能并有效解决能源危机的有效途径，也是我国能源行业实现可持续发展战略的最佳选择。2005年以来，风力发电始终是全球增长最快的能源。2005．2009年，全球风电累计装机容量年均增长率为27．3％，新增装机容量年均增长率为36．1％。截至2010年底，全球的风电装机容量已经累计达N1．97亿千瓦，同比增长23．6％，风力发电总量

3、达4300亿千瓦时，占全球电力行业消费的2．5％。在我国，风电资源和负荷中心呈逆向分布，大规模区域连片集中开发和以“远距离高电压外送”为主的风电开发利用方式最为适合我国的国情。至lJ2011年底，我国风电装机容量已经达至IJ62．7GW，居全球累计装机容量排行榜首位世界第一。与此同时，上海东海大桥10万kW风电场已经成功投入运行，这标志着我国成功迈出了海上风力发电发展的第一步。从2010年开始，江苏省启动了第一批lool(W的海上风电恃权招标项目。海上风电的开发和建设，将为我国的可再生能源发展做出重要贡献。但是，在我国风电产业迅速发展的背后，我们应该看到，按照全国风电

4、可装机容量1000GW计算，已经开发容量仍不到可装机容量的5％。目前，我国规划的7个千万千瓦级大型风电基地，以及全国其他已经规划的项目，累计容量不过200GW，全部建设完成的也进展20％【lJ。由此可见，我国风能资源的开发潜力十分巨大。由此可以看出，随着风力发电技术的飞速发展，风电单机容量和风电场的规模都在迅速增加，并且风力发电在电力供应中所占的比例也节节攀升。为了保证风力发电系统的稳定运行和供电系统的可靠性，就必须对风电的供电系统进行有北京交通大学专业硕士学位论文绪论效地计划和调度。在传统的电网运行调度的框架下，常规能源发电的输出功率是稳定可控的，并且其潮流分布是由

5、比较集中的电源侧单向流向分散的负荷侧。在此框架下，电网的运行状况比较直观，更容易被调度人员掌握和控制。相比之下，风电作为新兴的可再生能源，虽然在节能减排和优化电源结构上具有一定的价值，但是，由于其输出功率受风速、风向以及其他气象条件的影响较大，变化趋势具有随机性并且波动较大，大大增加了对电网计划和调度的难度。因此，当大规模风电接入电网后，不仅对电网的稳定运行增加了很多不确定性因素，而且在很大程度上增加了对电网计划和调度的难度，进而对电网原有的运行方式造成冲击12,31。传统电网运行一般以可控性电源为主，很难应付如此大规模随机扰动因素加入的局面，在调度决策上更加难以从全

6、局角度上对安全性和经济性进行统筹协调，难以发挥风电的价值和反映电网运行的实际风险水平【4J。因此，为了解决风电场发电量波动较大的问题，就不得不加大电力系统的旋转备用容量。旋转备用容量的增加虽然在一定程度上缓解了风电发电量波动较大的问题，但是，此举也间接的增加了风力发电的整体运营成本。国内风电运营成本本来就居高不下，导致风电上网电价高于常规能源电价，如此一来更是雪上加霜。所以，这就需要对风电场的输出功率进行预测来解决这个问题。通过对风电场发电量进行预测，可以大大降低电网旋转的备用容量，从而有效降低风力发电系统的成本，并且为电网的运行调度提供可靠的依据，保证电网的稳定运行

7、。1．2风电预测发展现状1．2．1国外情况国外对风电功率预测的研究工作起步较早，经过几十年的发展，其运行模式在经过不断探索和完善之后，运转状况比较良好，其预测方法和手段已经基本成熟。丹麦、英国、西班牙、美国、德国等国家已研究出能够在线应用的风电场输出功率短期预测系统，这其中包括：德INOldenBurg大学与丹麦RisOl$1家实验室共同开发的Previento风电预测系统、西班牙研制的LocalPred风电预测系统以及德国研制的AWPT风电预测系统、丹麦RisO国家实验室研制的Prediktor风电预测系统等。德国与丹麦共同开发的Previento