电网接纳风电能力的制约因素分析及措施
赵吴鹏
（安庆供电公司，安徽安庆246000）
摘要：随着风电并网机组的快速增加，风电并网容量与电网接纳风电能力之间的矛盾日益突出，电网所能接纳的最大风电容量成为了风电资源利用的关键问题.通过分析制约电网接纳风电能力的各种因素，建立电网接纳风电能力的分析模型.针对各地区风电并网的具体情况，采取必要的可行的科学措施，最大限度提高电网接纳风电的能力.
关键词：风力发电；接纳能力：调峰能力；安庆电网
中图分类号：TM614文献标志码：B文章编号：1009-3230（2013）09-0047-04
RestrictingFactors andMeasures ofWindPower IntegrationCapacityinPowerGrid
ZHAO Wu-peng(Anqing Power Supply Company Anhui 246000 China)
AbstractWith gradual increase penetration of wind power generation in power system the principlcontradictions between the wind power generation and the integration capacity bee increasinglyprominent which bee the key problem of wind power resource utilization. Analysis of the variousthe speific situation taking the necesary measures improving the integration capacity in powergrid.
power grid Key words: Wind power generation; Integration capacity; Ability of peak load regulation; Anqing
电场）成功并网发电，一期装机容量为49.5MW，二期也在建设中.此外，岳西县牛草山风电场、枞阳县三公山风电场、塑江县陈岭风电场、怀宁县石镜风电场正处于项目前期阶段，太湖县徐桥风电场已结束设计阶段，并网线路将于今年9月开工 建设.但是，由于风电具有随机性和间歌性等特点，风电大规模并网将会对电网系统产生诸多影响，而电网系统接纳风电的能力是有限的，研究电网接纳风电能力的制约因素，进而采取可行的必要措施，对于提高风电并网容量、确保电网的安全运行具有重要的理论和现实意义.
0引言
风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，由于风力发电过程不消耗矿产资源，不排放污染物和温室气体，因此，利用风力发电已成为风能利用的主要形式，发展速度日益加快.安徽省政府曹经于2011年4月出台《皖江示范区基础设施规划》推进当地风电产业发展，2013年1月30日，安庆首座风力发电厂（安徽宿松华港风
1电网接纳风电的制约因素
电网接纳风电能力的分析是风电场规划运行的一项重要内容，对于接人到大电网的风电场，当其容量在电网总装机容量中占的比例很小时，风电功率的注人对电网影响甚微，风电的接纳问题是不存在的，然面，近些年风电快速、大规模的并网，给电网系统产生重大影响，电网系统本身的诸多特点形成接纳风电的制约因素，主要表现在以下几个方面.
1.1负荷波动较大
我国大部分地区夏季炎热、冬季较冷，负荷受气候因索影响，比较敏感，高峰负荷一般出现在每结论.依据重点的不同、适用范围的不同，可形年的7-9月，主要由于使用空调和农业灌涨造成，特别是夏季，高温持续时间较长，空调等设备方法.同时使用率较高，商业和民用负荷骤增，使电网全年负荷曲线星现季节变化；至于电网日负荷曲线，同样出现较大波动，高峰负荷出现在每天的12点及20点左右：面风电发电极大值一般出现于冬季及每天的凌晨3点至5点，与负荷的波动趋势相矛盾，形成了风电并网容量的限制因素.
1.2电源比例失调
合理的电源结构是使电网基荷、腰荷、峰荷电源保持最佳比例，一般峰荷电源应当占电网总装机容量的30%左右.我国电源结构大都以煤电为主，供热机组占很高比例，抽水蓄能电站较少， 某些地区风电装机容量接近甚至超过水电，这样的电源结构不利于大规模风电接人.
1.3调峰能力不足
电网的调峰能力就是正常运行的机组出力和运行机组的最小技术出力之差，火电机组的调峰能力主要受到最小出力的限制，系统各时段的调峰能力为该时段各机组的出力与其最小出力之差的总和.在风电大规模并网后系统调峰压力很大的情况下，一般以牺牲常规火电机组的部分经济性为代价，以热备用的形式参与调峰.网内水电调峰能力受水量影响，火电调峰深度受技术因素和经济指标影响.
1.4并网网架薄
风电开发基地均远离负荷中心，并且所处地区经济比较落后，电网网架结构比较简单薄弱，对外联系比较差，当大规模风电接人末端电网时，会对薄弱的电网系统造成严重冲击，可导致电网电能质量降低、电网稳定性较差和继电保护遗到破坏等问题，致使风电并网容量无法提高.
2电网接纳风电能力分析
由于电网最大可接纳的风电容量受诸多因素的影响，对于某个具体的电网系统，必须根据各风电场的实际条件进行系统的研究才能获得相关的成不同的电网接纳风电能力的数学模型及分析
2.1基于电网静态安全约束条件的模型
电力系统的网络结构是根据系统电源和负荷的分布位置规划设计的，在保证电力系统安全的前提下，能够满是系统正常运行的需要.风电场的接入改变了系统的电源分布，即使在负荷不变的情况下，系统的潮流方式也要发生改变，这种变化往往是在系统的规划阶段没有考虑到的.因此，在保证电网静态安全约束条件下，电网接纳容量数学模型如下式所示：
式中：P为线路功率；U为线路节点电压；P为增量：、f为电网静态安全极限值；Q为风 发电机出力；Q为无功电源出力：4f为函数式的电场无功向量；P为风电场有功向量：f为一个恒定系数；E为元素为1的行向量.
2.2基于电网调峰能力的模型
基于电网调峰能力分析电网可接纳风电的容量，取决于负荷低谷期机组的最小出力.开机原则是高峰时段电源必须保证有足够的旋转备用容量，包括负荷备用和事故备用，在不考虑网损条件下，电网容量平衡及电网可接纳风电容量的关系
为由于设备缺陷等客观因素造成的减发容量；e为系统平均调峰能力；P为系统可调节出力；P为电网可接纳风电容量；人为风电场同时率.
式为：
2.3模型比较
两种模型的创建角度不同，有各自的优缺点，见表1.
式中：P.为电网电源有功出力；P为负荷有功；P为联络线功率；P为系统旋转备用容量；P
两种模型不同创建角度的优缺点
表1
建立模型的思路 模型约束指标 模的不足之处 建议基于电网静态求解一定的安全约束条不或势系统静志安全，即未考虑“电网结构、常规机组的在此研究基础上，应辅安全约束条件件下最大的风电注人功线路潮流不过载，节点电调节裕度、系统的运行计划等诸以时城仿真的方，对的模型 率 压不越廉 多因素” 结果进行动态校验未考虑“电网结构、系统静态安求解不超越电网调峰需负荷低谷期机组的最小全极限、系统的运行计划等诸多能力的模型 基于电网调峰 力的条件下最大的风电出力值、负荷高峰期机组因素”在此研究基始上，应辅以注人功率 的能转备用容量值 系统潮流分析，对结果校验，使其演足电网安全约束要求
3.2加强区域电网互联，扩大风电消纳范围
3提高风电接入容量的措施
风电的快速发展与电网的建设速度不协调，跨区域电网的互联规模不足，互相调节的能力有限，不利于风电在更大范围内消纳.长期以来，风电发展以分省就地平衡为主，区域电网互联规模较小，风能资源丰富的”三北”地区处在电网的末端，风电难以送到负荷中心消纳，具有明显地区局限性，加快发展跨区域特高压互联网络，使当地无法消纳的风电输送到更大范围内消纳，有利于风电资源摆脱当地电网规模的约束，扩大风电消纳的范围，提高风电消纳能力.
大规模风电场并网运行将会对电网产生不可忽略的影响，涉及到电网运行各个方面，研究探讨提高电网接纳风电能力的方法，无论对于风电场企业还是电网企业，都有重要的现实意义，采取的措施可主要分为以下几个方面：
3.1优化电网电源比例，减少电网被迫弃风
随着风电的大量并网，电网不得不增加调峰容量，而火电机组可调容量范围小，为避免电网出现弃风现象，协调可再生能源比例，发展抽水蓄能电站，与传统火力发电不同，抽水蓄能电站主要利用城市电力低负荷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电，可以有效地将电网负荷低的多余电能转化为电网高峰时期的高价值电能，调节发电量.在此过程中，该抽水蓄能电站在电网中担任调峰、填谷、调、调相以及事故备用等任务，将有效提升当地电网吸纳风电的能力，并保证电网的安全性.
3.3扩大低谷用电负荷，拓展风电消纳空间
扩大峰谷差电价，利用经济杠杆效应，鼓励用户转移尖峰用电，利用低谷电，例如对工商各类用电实行峰谷电价和季节性电价，对居民生活用电 实行季节性电价等，通过上述措施，可以改善日负荷曲线及年负荷曲线，减小电网负荷峰谷差，为风电拓展更大的消纳空间.
3.4制定风电相关政策，提高电网接纳容量
统的影响[J].广东电力，2010（7）：27-30.[2]孙梁害，张涛，渠言，电网接纳风电能力的评估及应用[J].电力系统及其自动化 2011（4）：70-76.[3]阅广新，施海，刘新明，等，电网在调峰能力约来下接纳风电能力的估翼[J].电力与能源，2012（3）：260 262.[4]王免峰，东北电网消纳风电能力研究[D].保定：华[5]期象容，关于电网接纳大规模风电能力的思考[J]. 北电力大学，2011.广东电力，2011（5）：20-23.[6]姚金雄，张世强，基于调峰能力分析的电网风电接纳能力研究[1].电网与清洁能源，2010（7）：25-28.[7]家豪，宋曙光，王超，等，抽水蓄能电站对山东电网风电接能力的影响[J].山东大学学报（工学版），[8]刘志富，杨滨，赵旭，等，黑龙江省电网如何提高 2011(5) :138 142.吸纳风电能力的分析和建议[J].黑龙江电力，2010(3) :172 175.[9]安驰字，蒙西电网风力发电接纳能力研究[D].保定：华北电力大学，2010.[10]新慧龙风电接入容量对电网影响的研究[D].保定：华北电力大学，2011.
制定风电相关政策，例如2012年，东北电监局起草了《东北区城风火替代交易暂行办法》，以解决东北区域的风电难以消纳的问题，根据此政策，当电网由于调峰或网架约束等原因需要弃风时，参与交易的火电企业在最小方式基础上进一步减少发电，由风电企业替代火电发电，同时给予火电企业一定经济补偿，补偿价格由风火双方自行约定.《东北区域风火替代交易暂行办法》使风电、火电企业均可获得经济效益的基础上，减少火电烧煤和排放，增加风电上网，利于推动新旧交替使用，促进能源结构优化.
4结束语
风电是一种清洁能源，其自身具有不同于常规能源的运行特点，使电网接纳风电能力存在着诸多制约因素，根据这些制约因素的侧重点不同，建立不同的数学模型，探讨新形势下提高电网接纳风电能力的措施，这对研究扩大风电能源利用规模、保证电网安全稳定运行等问题具有重要的理论和现实意义，同时，可以为政府的风电规划和输电规划制定提供决策依据.
参考文献
[1]黄德號，陈经军，张皮，大规模风电并网对电力系
