含风电场的大电网系统运行风险评估

2017第四届轨道交通供电系统技术大会

会议由中国电工技术学会主办，将于2017年11月28日在北京铁道大厦召开，研讨电工科技最新研究成果对轨道交通供电领域所带来的革新影响和应用前景，推进协同创新。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。

国网浙江省海宁市供电公司、国网浙江省嘉兴市供电公司、国网浙江省桐乡市供电公司的研究人员高忠旭、李仕杰、李春鹏、范骏杰、杨漾，在2017年第9期《电气技术》杂志上撰文，深入地探究了影响大电网安全运行的风险源，包括风电场的集电线路故障、无功补偿设备故障等风险因素，对此建立了适合运行风险评估的可靠性模型。

基于非序贯蒙特卡罗仿真，采用等分散抽样法选择系统状态。建立了含风电场的大电网系统运行风险评估指标体系，开发了评估流程。应用本文所提方法对IEEE-RTS79算例的计算表明，该方法可合理评估风电接入后系统短期的运行风险，并为调度部门调整发电出力计划、定位电网薄弱环节和确定风电吸纳能力提供参考依据。

近年来，我国风电发展迅速，根据《可再生能源发展十三五规划》，预计到2020年，累计并网风电装机确保达到2.1亿千瓦以上。可见，风力发电正逐变成为一种重要的新能源发电形式。

可是，随着风力发电规模的日益扩大，风电的随机波动性给大电网运行安全带来的风险日益加大。目前，海内外学者对此已经做了大量深入地研究。

文献（2）考虑风能的随机变化、风电机组的故障停运和尾流效应以及气温等因素的影响，建立风电场的可靠性模型，但是忽略了风电场内的集电线路、无功补偿设备故障停运对风电出力的影响；

文献（3-5）采用时间序列分析法模拟每小时的风速值，基于序贯蒙特卡罗仿真，评估风电场对发电系统可靠性的贡献；文献（6）建立了具有多个降额状态的风电场模型，该模型不仅适用于非序贯蒙特卡罗模拟法，还适用于解析法，研究风电场对发电系统可靠性的影响；

文献（7-8）从发输电系统层面，计及输电线路故障和功率传输限制，通过对比不同的接入方案，评估风电场对系统可靠性的影响。

但是，上述所做的研究未能计及风电的随机性、间歇性及波动特性对大电网实时运行环境的影响，及实时运行环境的变化对设备元器件故障的停运概率、电网运行方式的影响，而通常只针对系统固定的某种运行方式、设备元器件采用恒定的可靠性模型和参数，表征大电网系统运行的长期平均风险程度。

显然，针对风电这种不确定性较强的发电形式，只研究长期风险水平，这往往是不够的。因此，为研究风电接入后，系统的短期运行风险程度，本文先研究细分了含风电场的大电网系统在运行中的风险因素，针对相关风险因素，建立模型和评价指标体系及开发评估流程，最后通过算例验证表明本文所建模型、所提评估指标和流程的准确有效性。

综上所述，本文探究了在较短的时间尺度内，风电场的接入对大电网系统运行风险的影响，这主要表现为以下二方面：

1）具有波动性质的风电接入后，常规发电机组出力变化频繁，潮流运行方式复杂多变，元件越限事件发生概率较大，并且在负荷高峰时，尤为明显。

2）系统的期望切负荷量与其备用容量以及风电场的接入容量密切相关，当大电网系统的备用容量足够，可完全消纳平衡风电场的功率波动时，风电作为能源被吸收后，对大电网系统的发电充裕度具有一定程度上的贡献；反之，若备用容量不够时，特别是在大电网系统处于负荷低谷的时候，例如夜间等情况，大规模风电的并网将造成期望切负荷量的急剧增大。