风电场的发电可靠性模型及其应用

建立了风电场的发电可靠性模型,介绍了该模型在随机生产模拟和随机潮流分析等方面的应用。该模型考虑了风速的随机变化、不同风电场之间风速的相关性、风电机组的功率特性及其强迫停运率、风电机组的布置和尾流效应以及气温等因素对风电场输出功率的影响,揭示了风电场输出功率的统计规律。

第20卷第3期2000年3月

文章编号:025828013(2000)0320026204

中　国　电　机　工　程　学　报

ProceedingsoftheCSEEVol.20No.3Mar.2000

风电场的发电可靠性模型及其应用

陈树勇,戴慧珠,白晓民,周孝信

(中国电力科学研究院,北京100085)

RELIABILITYMODELOFWINDPOWERPLANTSANDITSICATION

CHENShu2yong,DAIHui2zhu,BAI,(ElectricPower)

ABSTRACT:Inthis,plantsispresented.distributionandcorrelationbe2tweenwindpowerplants,curveandforcedoutagerate(FOR)ofwindturbinegenerators,wakeeffectsandtempera2tureetc.areincludedinthemodel.Theutilizationofthismod2elinprobabilisticproductionsimulation(PPS)andprobabilisticloadflow(PLF)ingPPS,thecapacitycreditandavoidedcostofwindpowerplantscanbestudied.BytheuseofPLF,thedistributionofpowerflowandnodevoltagecanbecalculated,thereforethepenetrationlevelofwindpowercanbedetermined.Theseareveryimportantforgridconnectedwindpowerplanning.

KEYWORDS:windpower;reliabilitymodel;probabilisticpro2ductionsimulation;probabilisticloadflow

摘要:建立了风电场的发电可靠性模型,介绍了该模型在随机生产模拟和随机潮流分析等方面的应用。该模型考虑了风速的随机变化、不同风电场之间风速的相关性、风电机组的功率特性及其强迫停运率、风电机组的布置和尾流效应以及气温等因素对风电场输出功率的影响,揭示了风电场输出功率的统计规律。

关键词:风力发电;可靠性模型;随机生产模拟;随机潮流中图分类号:TM614　　　文献标识码:A

1　引言

为了保护环境和节约常规能源,许多国家都在积极发展风力发电。到1998年底,全世界并网运行的风力发电装机容量已经达到8747MW,其中装机容量较多的国家是:德国(2565MW),美国(1693MW)和丹麦(1300MW)。丹麦的风力发电量已经占到全国总发电量的3%。预计到20世纪末,世界

基金项目:国家“九五”科技攻关项目资助(962A17201203)。

风力发电装机容量将达到15000～20000MW。我

国风能的实际可开发总量为253GW。到1998年底,已经建成19个并网风电场,装机容量达到203MW。其中新疆风电场容量已达到60MW,占当地电网装机容量的3%。在未来的2～3年时间内,我国计划新增风电装机容量1000MW以上,并且会出现300～400MW的特大型风电场。

随着世界上风力发电项目数量的增加和规模的扩大,风电场规划中的问题已经明显地暴露出来:①风电场的实际发电量和规划时预测的发电量有较大差距。例如:美国1981年到1987年间风电场的平均发电量只达到规划目标的50%[1];我国某风电场1997年的发电量比规划时预测的数值少15%。②风电场随机功率的注入可能会影响电力系统的正常运行,国内外风电场的运行经验都说明了这一点。另外,如何衡量风电场的容量可信度和电力系统的可避免费用,进而确定合适的风电上网电价,为政府部门制定有关政策提供科学依据[2],已成为人们关注的问题。

风力发电与常规水电、火电和核电等的基本区别是:①风电机组输出的有功功率是随机的,其大小取决于风速和风向;②目前采用的风电机组绝大多数是异步发电机组,运行时要从电网吸收无功功率;③具有相对容量较小的大量风电机组并列运行;④风电场的输出功率会受尾流效应的影响,如美国加州风电场尾流造成的能量损失达10%[3];⑤风电机组要求在一定的气温范围内运行,这对我国北方来讲是一个必须考虑的问题;⑥坐落在同一风带上的不同风电场的风速往往具有一定的相关性[2]。