大规模风电并网下的系统运行风险与控制

随着经济社会发展、化石能源日益枯竭和环境问题的不断加重,可再生能源,特别是风电得到了快速发展。按照我国风电发展规划,到2020年,我国将建成哈密、酒泉、张北、吉林、江苏、蒙东、蒙西七个千万千瓦级风电基地。大规模风电并网情况下,电力系统中除了由于负荷波动和机组启停等引起的功率扰动外,还增加了风电出力的波动性和不确定性,尽管电力系统的惯性可以吸收大部分风电场有功出力的高频(秒级和分钟级)波动分量,但低频段(小时级)的出力波动会对电力系统有功功率平衡造成严重影响,甚至导致低频减载等问题,给系统带来极大的运行风险,严重制约了风电进一步发展。因此,为满足未来大规模风电并网的需求,研究适合高渗透率风电的系统运行风险评估与预防控制方法具有重要的现实意义。本文针对大规模风电并网带来的有功平衡问题,从风险评估和预防控制两个方面进行了深入的理论研究,包括基于序列运算理论的风电功率随机波动对系统运行风险影响评估、应对风电功率随机波动的备用需求分析和预防控制。首先基于序列理论建立了负荷功率、风电场最大可输出功率以及常规机组出力的序列化模型,然后推导出系统失负荷概率和失负荷期望两个风险指标；并以此为基础提出了一种应对风电功率随机波动的备用需求分析方法和预防控制策略。通过序列运算理论将风电和负荷波动的概率分布离散化为概率性序列,并基于序列运算理论在此基础上结合风险可接受程度对系统备用需求进行了分析；据此提出了一种应对风电功率随机波动的预防控制策略,过程中不断根据最新的风电功率预测信息对调度计划进行调整,调整量包括风电场减载量、常规机组计划出力和备用容量。以IEEE-RTS 24节点系统为例对所提模型进行了仿真验证,结果表明该方法可将大规模风电并网下的系统运行风险控制在可接受范围内,并能得到符合调度人员的预期目标和决策偏好的优化结果。