大规模风电并网问题基本框架

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1、第27卷第1期电力科学与技术学报Vo1．27NO．12012年3月J0URNALOFEIECTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLoGYMar．201Z大规模风电并网问题基本框架袁小明(华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074)摘要：近1o年来风力发电在世界各主要国家和地区快速发展．风力发电在较长时间尺度上的静态出力特性以及在较短时间尺度上的动态出力特性与常规发电都有着本质区别，对电力系统供电的充裕性以及运行的稳定性带来了新的重大挑战，并限制了风电在电网中的注入水平．从风力发电与常规发电的基本区别出发，重点分析供电充裕问题以及运行稳定问题的基本内

2、涵，揭示供电充裕问题与运行稳定问题的相互关系，并进而提出解决大规模风电并网问题的基本思路．关键词‘：风力发电；供电充裕性；运行稳定性；波动性和不确定性；弱致稳性和弱抗扰性中图分类号：TM72文献标识码：A文章编号：1673—9140(2012)01—0016—03FrameworkofproblemsinlargescalewindintegrationYUANXiao-ming(CollegeofElectrical&ElectronicEngineering．HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Ch

3、ina)Abstract：Intherecenttenyears，windpowerhasbeendevelopingrapidlyinmajorcountriesandregions．Thestaticanddynamiccharacteristicsofoutputpowerhasessentialdifferencecomparingtoconventionalgenerations．Thesignificantchallengesareimposedtopowersystemadequacyandstability，andasaresultconstraintst

4、othepenetrationlevelofwindpowerinpowersystem．Basedontheuniquenessofwindpowerandconventionalgenerations，thispaperfocusedtodis—CUSSitsimplicationsandrelationshipsofpowersystemadequacyandstability，andproposebasicsolutionstofacilitatelargescaleintegrationofwindpowerintopowersystem．Keywords：wi

5、ndpower；adequacy；stability；variabilityanduncertainty；destabilizinganddis—turbancemunity风力发电作为目前最为经济和成熟的一种可再发电量满足其2O电力需求的战略目标，总装机容生能源发电技术，近l0年来在世界各主要国家得到量将分别达到i．8，3．05亿kW卜引．中国国家发展了迅速发展．欧美于2007年均提出至2030年风电改革委员会与国际能源署联合做出的首个风电发展收稿日期：2012-02—28基金项目：国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(2012CB215100)}国家自然科学基金

6、重大项目(51190104)通讯作者：袁小明(1966一)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事可再生能源发电设备及其控制、含大规模可再生能源电力系统的控制与保护以及大容量变换器工业应用等研究；E-mail：yuanxm@mail．hust．edu．cn第27卷第1期袁小明：大规模风电并网问题基本框架17综合规划《中国风电发展路线图(2050)》也提出，至基础、以静态电力实时平衡为目标的，包含负荷预2020，2030，2050年中国风电总装机容量分别达到测、电源及电网规划以及电源运行调度的复杂过程．2，4，1O亿kW的目标．按照这个规划，至2050年风根据负荷静态特性的特

7、征，规划的电源通常包括3电发电量将可满足中国l7的电力需求．至2010种类型：①在线快速响应电源作为调频电源(分钟年底，国际风电总装机容量已达到1．7亿kW，其中级)；②快速响应电源如水电、燃气发电等作为负荷中国为4400万kW，超过美国的4100万kW，居于跟踪电源(小时级)；③慢速响应电源如火电、核电等首位．作为基荷电源(El级)．波动性和不确定性的风力发目前，风机设备技术已趋于成熟、风力发电成本电大规模并网后，电力系统净负荷(负荷减去风电)已趋于合理．并网问题是风电大规模发展的主要障静态特性表现出新的特征，主要在于2个方