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摘要：由于风电发力存在随机性、波动性、可控性差等问题，导致风电并网不仅是单纯的电网规划问题，同时还体现在对系统调峰和调频能力的需求方面。因此，本文对风电接入的电源电网协调规划进行了详细分析。
关键词：风电接入；电源电网；协调规划
一、风电接入的电源电网协调规划模型
（一）调节机组容量的确定
在规划层面必须满足最大负荷约束，在此基础上，考虑最小负荷约束，如果峰谷差过大，机组的最大和最小出力限制，则会出现无法同时满足的情况。在实际计算时，如果最大出力限制未起作用，则可以尝试减少开机台数以满足最小出力约束。如果仍旧不可行，只能考虑改善负荷特性。
（二）调节机组爬坡能力要求
系统的调峰能力受发电机组爬坡能力限制，经风电出力修正后的系统负荷增减速率，应该控制在发电机组爬坡能力的限制范围内。如果不能满足约束，需要增加拥有较大爬坡能力的调节机组。
（三）调节机组类型的选择
调节机组配置电源可以是储能单元、火电机组、燃气轮机组、水电机组、抽水蓄能机组等。蓄电池储能技术成本高、蓄电池容量不大，无法满足国内当前风电装机容量的要求。火电机组环保压力较大，调节速度受限，相对可靠性高、灵活性强、受地区限制小。燃气调节在国内应用相对较少，但其跟踪负荷变化的速度非常好，且不受水源地限制。水电机组出力调整范围大、速度快，运行成本低，环境污染少，抽水蓄能也是常用的功率平衡调节方式。不同类型的调节机组配置电源具有其自身的独特性，需要根据系统对调节能力的具体需求，以及区域条件限制，选择合适的调节机组进行风电系统的调节。
（四）电源电网协调规划模型
确定调节机组容量和类型后，将调节机组的选址问题与电网新建线路相结合，进行协调规划，获得最优化结果，会同时给出调节机组最佳接入地点，以及相应电网最佳新建线路的综合信息。在进行电源电网协调规划时，以最小化成本为优化目标，线路负荷裕度与风电利用比率作为约束条件进行考虑。
二、算例测试
（一）测试系统基本情况
系统原为一个24节点系统，新增的节点25为风电节点，修改后的系统中共含有10个发电节点、17个负荷节点、38回输电线路、5组变压器，其中火电机组均为一日仅可启停一次，如图2所示。为风电接入而配置的调节机组共有7个待选的接入地址。为保证风电接入后不会对系统的有功平衡造成较大影响，调整部分节点的发电机组出力。系统中共有17回待选线路。
（二）调节机组的配置
根据某系统春夏秋冬4个典型日24h负荷数据绘制出系统的负荷曲线，其中系统的最大负荷为2850MW，最小负荷为1596MW。需要根据风电出力数据绘制系统中的出力曲线，风电机组容量可选择为240MW，320MW，480MW。以风电机组容量为320MW为例进行分析，综合分析4个典型日的数据可得，经风电修正的系统负荷最大值为2850MW，最小值为1276MW；系统负荷在10min内的最大增量为320MW，最大降幅为334MW。因此，调节机组的出力限制为195-226MW。调节机组的10min爬坡约束为180MW，194MW。因此，应选择容量至少为195MW，10min爬坡能力至少为194MW的调节机组。本算例中，系统的最小负荷为1596MW，除风电外，其他发电机组的最小出力限制为1050MW，可得风电接入容量的极限为546MW。风电接入的容量受限于所有火电机组的最小出力限制，即风电接入容量的极限为546MW。当风电容量为240MW，480MW或546MW时，对系统负荷以及风电出力数据进行分析，从而制定调节机组配置方案。将四种调节机组配置方案进行比较分析，如表1所示。
由表2可知，当风电容量大于320MW时，随着风电容量的增加，调节机组的容量及其成本也将随之增加。风电容量320MW将成为因风电接入造成调节机组成本增加的临界点。单位长度线路建设费用相同，因此，线路建设成本与线路建设长度呈正比。由此可知，风电容量320MW也是线路建设成本大幅增加的临界点。
结语
总而言之，风能与一般能源不同，风速具有随机性，风电出力波动也十分明显。在规划过程中，既要考虑线路接入，同时还需要考虑系统的调频、调峰能力以及容量规划。通过风电和负荷的波动性分析，获取所需调节机组的容量，构建电源电网协调规划模型，最优化线路规划，获得综合最优方案。
参考文献：
[1]刘建良，杨超.考虑风电场接入的电源规划研究[J].科技与企业.2014（08）.
[2]高赐威，吴天婴，何叶，胡荣.考虑风电接入的电源电网协调规划[J].电力系统自动化.2012（22）.
[3]吕春泉，田廓，魏阳.考虑可再生能源并网的多阶段电源与电网协调规划模型[J].华东电力.2013（09）.
论文作者:张志刚
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/20
标签：机组论文; 风电论文; 负荷论文; 容量论文; 系统论文; 电网论文; 电源论文; 《电力设备》2016年第23期论文;