风电对电力系统调频和备用的影响研究_吴淳
风力发电对电力系统一次调频的影响及解决措施
风力发电对电力系统一次调频的影响及解决措施发布时间：2022-07-06T06:38:07.102Z 来源：《福光技术》2022年14期作者：李建[导读] 本文简明扼要地介绍了风力发电机组的运行特点，也对清洁能源现阶段的发展情况以及未来的发展方向做了简洁明了地分析，介绍了风力发电机组的基本运行原理，也分析了风电场装机容量的大幅度增加对电网带来的影响。
云南龙源风力发电有限公司云南昆明 650000摘要：本文简明扼要地介绍了风力发电机组的运行特点，也对清洁能源现阶段的发展情况以及未来的发展方向做了简洁明了地分析，介绍了风力发电机组的基本运行原理，也分析了风电场装机容量的大幅度增加对电网带来的影响。
重点介绍了风力发电大规模并网对电力系统一次调频的影响及解决措施。
需要明确，提高风电机组的可信容量系数是从根本上解决风力发电的电网接入问题的重要手段，这样备用容量对电力系统的影响相对来说就会降低，对整个电力系统来说都是十分有必要的。
关键词：风力发电；电力系统一次调频；影响；措施引言：随着新能源发电高比例接入电网，电力系统的频率调节与稳定面临着严峻挑战。
这就迫切需要具备有功调节能力的风电机组（后简称风机）主动参与一次调频。
一般而言，风机可以通过减载预留备用容量，并在频率事件发生时增加出力[3]；也可以平时仍然采用最大功率点跟踪（maximumpowerpointtracking,MPPT），当电力系统面临负荷突增或发电机切机事件时，利用风轮惯量响应参与电网一次调频，即风电机组通过释放储存在其大惯量风轮中的动能，向电网注入支撑功率，从而维持电网有功功率平衡。
考虑到频率事件的偶然性，后者更有利于兼顾调频风机的发电效益，也是本文讨论改进的对象。
1中国风电的发展1.1风力发电发展现状。
中国将可再生能源的开发利用提高到战略发展水平，优化能源结构是解决中国日益严重的化石燃料和空气污染问题的主要途径之一。
成熟技术的可再生能源和中国的第一次使用是水能源，但存在着发展周期长、成本投资大等问题，目前风能似乎已成为最有潜力的清洁可再生能源。
风电场对电力系统的电源规划风险评估的影响分析
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科 技 论 坛
风电场对电力系统的电源规划风险评估的影响分析
邓 琳 翠
（ 中国能源建设集 团黑龙江省电力设计 院有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 风 电能源是社会 生产 生活中的绿 色可再生能源， 在社会 可持 续发展理念下 ， 对 于能源发展 以及 电力结构调 整都 具有重要 的作 用。在 电力 系统电源规 划风 险评估 中， 风 电场属于一种不确 定性 因素 ， 为提 高评估 的科 学性和合理性 ， 应 当准确把握风 电场对 电力 系统电 源规划风险评 估的影响 。本文就此进 行简要分析 ， 仅供相 关人 员参考。
关键词： 风 电场 ； 电 力 系统 ； 电 源规 划 ； 风 险评 估 ： 影 响
电力系统 电源规划作为 电力系统规划工作 中的重要 内容 ， 其直 之 间时 ， 风 电机组才会有输 出功率 ， 低于切入 风速时风 电机组不会 接关系着电力 系统 电源布局 战略决策 的科学性和有效性 ， 并且 对于 启动； 高于切 出速度时风电机组将 自动停运 。 电力系统运行 的稳定性 和安全性也产 生较 为明显 的影响 。 我 国风能 ２ 含 风 电 场 电源 规 划 的 风 险 评估 资源 比较 丰富 ， 风力 发电的； ｉ Ｎ Ｎ实现 ， 能够在一定 程度上缓解 我国 电源规划 的风 险评估是 电力 系统 规划中一个复杂 的任务 ， 其基 能源需求 问题 ， 优化 能源结构 ， 对于整个社会经济 的稳定持续 发展 本 目标是在满足负荷增长要求和系统可靠 性水平的同时 ， 合理 的设 都具有重要的意义 。由于风能资源具有不确定性 ， 基于风电机组运 置新增 电源 的位置和容量。 通常 ， 该规划过程中不考虑输 电网， 而主 行特性 ， 使得 电力系统运行和规划往往会受 到风电机组的波动性和 要考虑 电源与负荷之间的平衡 。 传统方法 即是基于这一前提进行 电 间歇性等 的影响 ， 此 种情况下 ， 加大力度探讨风 电场对 电力 系统电 源风险评估 。本文提出了考虑风电场的电源规划的风险评估 ， 某个 源规划风险评估的影响， 对于风能资源和有效利用具有重要 意义 。 电源对 系统风险 的影响不仅取决于其容量的大小 ， 而且 与其在 系统 １ 风 电场 电源 规 划 和 可 靠性 模 型 中的位置有关 。 含风 电机组的电源规划 的风 险评估包括以下几个方 １ ． １ 常 规 电源 的 电源 规划 面： （ １ ） 根据社会 、 环境和政府 管制方面的要求 ， 选 择可行 的电源 规划 就电力系统电源规划 的实 际情况来看 ， 常规 电源的电源规划具 方案。 （ ２ ） 通过技术分析和风险灵敏度分析选择 出要重点考虑的规划 有高维数 、 非线性 和离散性特征 ， 若通过直接方式 进行求解 的难度 备选方案 。 技术分析包括系统潮流计算 、 故障水平 、 暂态稳定和技术 较大 ， 因此在实际 电源规划工作中主要将其分解为电源投资决策问 可行性研究 。 风险灵敏度分析是对新增 电源在不 同容量和位置时对 题和生产优化决策问题 ， 以促进问题的； ｉ Ｎ Ｎ解决。该模型在实际应 系统风 险的影响进行评估。 可用发输电系统风险评估方法进行这一 用 中忽视了未来收益的不确定性 和投 资者对投 资时机 的选择权 ， 通 分析。 要重点考虑 的规划备选方案应包 括新增 电源可能的容量范围 过对启发式算法或线性 规划法 的运用 ， 将多种数学优化算法融合在 和位置 。 （ ３ ） 利用基 于蒙特卡洛模拟的方法进行发 电成本和风险费用 起， 促进 问题 的解决 。 近年来科学技术不断进步 ， 电源规划 中对人 的随机模拟 。（ ４ ） 进行包括投资 、 运行成本 和风险费用 的综 合经济分 丁智能算法的应用也更 为广 泛 ， 以神经 网络算法和遗传算法等为典 析。（ ５ ） 将总费用最小的方案作为最佳方案 。 就发 电成本和风险费用 型应用代表 。 模拟 的模拟来看 ，把蒙特卡洛模拟技术 与最小费用评 估模型 相结 １ ． ２ 风 电场 对 电源 规 划 的 影 响 合， 进行发 电成本和风险损失 费用 的模 拟。模拟 方法 包括以下基本 风 电机组对电力系统电源规 划的影响包含 多个方 面 ， 其一是风 步骤： （ １ ） 建立 多水平年度 负荷模型 ， 这个模 型使用小 时负荷数 据合 电机组 的间歇性和波 动性 对电力系统 电源规 划的可靠性产 生较为 成负荷水平状态 。 （ ２ ） 利用蒙特卡洛模拟选择某一个负荷水平下 的系 明显的影响 ， 导致电力系统等效 负荷 峰谷差逐渐增 大 ， 部分 机组需 统状态。所评估的系统是一个发输 电系统 。发电机组 以及输 电元件 要调停 以吸纳风电场出力 ， 此种情况下导致 电力系统设备备用容量 用两状态 随机变 量表示（ 仅运 行和停运状态） ， 或者根 据具体情 况可 不断增大 ， 并且 给电网调频和调峰都产生极为不利 的影响 。其二是 以被假设 为 １ ０ ０ ％可靠 。（ ３ ） 求解最小费用模 型 ， 计算发 电出力分 配 、 在风 电速度 的影 响下 ， 风 电机组 的输 出功率存在不确定 性 ， 难 以实 发 电成本 、 负荷削减和母线停 电损失 。 （ ４ ） 重复第（ ２ ） 和第（ ３ ） 步， 直到各 现科学化控制。 其 三 是 风 力 发 电 中所 运 用 的 电力 电子设 备 在 入 网后 负荷水平的计算都达到收敛为止。 （ ５ ） 将所有负荷水平 的结果按其概 会对电网产生谐波污染 ， 并且严 重影 响电 网质量 ， 甚至 出现闪变 问 率加权 ， 计算期望发电成本 和期望风险损失费用 的年度指标 。 题， 为保 证 电 力 系 统 电源 规 划 的顺 利 开 展 ， 往 往 需 要 对 滤 波 装 置 进 就含风电场的最小费用模型来看 ， 这个模型 的 目标是要 在满足 行合理设置 ， 并在实 际工作 中准确把握风 电场最大穿透功率等 因素 功率平衡 、 线性化潮 流关 系 、 以及支路额定容量 和发 电机组 出力限 的影 响 ， 以保证 电力 系统 电源规划 的科学性和合理性 。其 四是风 电 制 的条件下 ， 使发电成本 和停 电损失费用之和最小。 机组实 际运行过程中需要从电网吸收无功功率 ， 此种情况下往往导 结 束 语 致 电压 下降或 电压波动 ， 使得风 电的单位发 电成本 明显增 大。其五 总而言之 ， 电力 系统 电源规划 的有 效性和可靠性往往 影响着整 是 风电位置选择 的不合理或装机容量的不适宜 ， 也是影 响电力 系统 个 电力系统的有序运行 ， 并且对于 电力系统的整体规划也产生较大 电源规划 的重要 因素 ， 极易导致 电网损耗增大 ， 并且影 响系统稳定 的影响 ， 与整个社会经济的发展也存在密切的联系 。这就要求在 电 性， 对于电网建设及稳定运行都是不利的。 力 系统 规划 过程 中要准确把握好 风电场对 电力 系统 电源规划 风险 １ ３ 风 电场 的可 靠 性 模 型 评估 的影 响 ， 基 于蒙特卡洛模拟计算 和最 小费用评估模 型 ， 对 引入 风电机组可靠性模型的建立是一项复杂性工作 ， 需要 准确把握 风 电场后的 电源规划进行经济性研究 ， 实现对现有 电源规划模型 的 风速的随机性变化 、风电机组的强迫停运率等要素极易全面分析 ， 完善 ， 从整体上促进 电源规划的不 断发展进步 。 结合 风电机组运行 的实际需求 ， 掌握好风 电机组 的输 出功率 与风速 参考文献 之间的关 系 ， 从而提高电力 系统 电源规划的有效性和可靠性 。 『 １ １ 向磊 ， 蒋铁 铮 ， 徐 晟， 彭亮． 风 电 场 对 电力 系统 电 源规 划 风 险 评 估 的 是威布尔分布风速模型 。威布尔分布属于一种分布 函数法 ， 影 响［ Ｊ １ ． 电 气 开 关， ２ ０ １ ４ ，５ ２ （ ２ ） ： ４ ６ — ５ ０ ． 是 一种 单 峰 两 参 数 法 ， 在 风 速 变 化 均 得 到 良好 应 用 ， 基 于 分 布 函数 ［ ２ 】 陈曦． 基 于风 险 理 论 的 电 力 系统 静 态安 全 性 评 估 方 法 研 究 ［ Ｄ ］ ． 武 能够准确把握威 布尔分布 的偏斜度 ， 并在标 准取值范 围内 ， 能够对 汉 ： 华 中科技 大学， ２ ０ １ ２ ． 每４ ， ｕ ｔ ． 的风 速 随机 抽 样 值 进 行 准 确 计 算 ， 以促 进 电力 系统 电 源 规划 的顺利进行 。威布尔分布模拟法在实际应用 中的计算量较小 ， 原理 简单 ， 具有一定应用优势 ， 但也存在一定不足 ， 其在风速模 拟中能够 得到合理应用 ， 但难以实现对风速 的科学化预测。 二是风 电机组 的输 Ｉ ｑ Ｊ 功率与风速的关 系。 风速 的大小决定了风 力发电机组 的输 出功率大小 ， 只有 当风速值 在切人风速和切出风速
大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策的仿真研究
大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策的仿真研究标题：大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策的仿真研究摘要：本文研究了大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响，并提出相应的对策。
首先，阐述了电力系统调峰能力的重要性及当前面临的挑战。
然后，提出了研究问题并分析了研究背景。
接下来，介绍了研究方案和方法，包括建立仿真模型、收集相关数据和进行数据分析。
通过仿真实验，分析了大规模风电并网对电力系统调峰能力的具体影响。
最后，根据实验结果提出了相应的结论和讨论，并提出了改进电力系统调峰能力的对策建议。
关键词：大规模风电并网、电力系统、调峰能力、仿真研究一、研究问题及背景电力系统调峰能力是指电力系统灵活调整电力供需平衡的能力，对于确保可靠稳定供电具有重要意义。
然而，随着大规模风电并网的推进，电力系统调峰能力面临新的挑战。
风电的不确定性、波动性以及时空分布特点使得电力系统的调度和运行变得复杂。
因此，研究大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响，寻找对应的对策具有重要实际意义。
二、研究方案方法1. 建立仿真模型：基于电力系统的物理特性和风电发电机组的技术参数，构建电力系统调度模型和风电发电机组的模型，并建立二者之间的耦合关系。
2. 收集相关数据：收集电力系统的历史运行数据、天气数据以及风电发电机组的运行数据等，为仿真研究提供数据支持。
3. 进行数据分析：利用收集到的数据，进行数据分析，分析大规模风电并网对电力系统调峰能力的具体影响，包括电力系统的稳定性、供需平衡以及调度策略等方面。
三、数据分析和结果呈现通过对收集到的数据进行分析，我们得到了以下结果：1. 大规模风电并网导致电力系统的供需平衡难度加大，尤其是在高负荷时段和低风速时段。
2. 风电发电机组的低功率因素和波动性会给电力系统的稳定性带来不利影响，增加电力系统的运行压力。
3. 需要在电力系统调度策略中引入风电输出预测和优化调度方法，以提高电力系统的调峰能力。
风电并网对电能质量的影响
风电并网对电能质量的影响石万清1,2，吴义纯1，冯黎1（1. 安徽电气工程职业技术学院安徽合肥 230022；2. 安徽大学安徽合肥 230022）摘要：风能属于绿色能源，风力发电技术日趋成熟，发电成本已得到大幅下降，已成为最具有规模化发展前景的新能源。
但风能存在随机性，大规模风电并网后对电力系统的安全稳定运行、电能质量等方面带来一定的影响。
本文从风电的特性出发，分析风电并网对电能质量带来的影响的原因，综述了有关风电引起的电压波动与闪变、谐波污染等方面的抑制方法和研究成果。
关键词：风力发电；电能质量；电压波动与闪变；谐波0 引言近些年来，风力发电技术迅猛发展，发电成本大幅下降，同时风力发电不消耗化石燃料、不排放温室气体、不会带来环境污染问题，风电已成为可再生能源中发展最快的、最具有规模和发展前景的一种发电方式。
风能因具有随机性、间歇性和不可调度性的缺点，随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，并网后对风电机组功率连续波动和本身产生电力脉动[1-2]给电力系统的电能质量带来负面影响，需要研究风电的特性[3]和评估其对电能质量的影响。
风力机输出功率随着风速随机变化，风电场注入电网的有功功率和吸收的无功功率也会有所改变，引起风电场母线及附近电网电压的波动；同时，风力发电机组并网和脱网、补偿电容器的投切等操作时对电网电压造成冲击。
另外，风电机组本身的一些固有特性也可能会引起电压波动和闪变超出国家有关标准，如风剪切、塔影效应、叶片重力偏差以及偏航误差等[4]。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一，电压波动和闪变通常会引起许多电工设备不能正常工作，如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、影响自动控制设备的正常工况、使白炽灯光发生闪烁等[5]。
风力发电机组本身配备的电力电子装置（如可控硅装置）可能带来谐波问题，势必造成谐波电流注入电网。
谐波会对电力网带来一定危害，如增加了电力网中发生谐振的可能；增加电气设备附加损耗；加速绝缘老化，缩短使用寿命；继电保护、自动装置不能正常动作；不能正确计量仪表；干扰通信系统。
大规模风电并网对电力系统调频能力的影响及对策研究
大规模风电并网对电力系统调频能力的影响及对策研究标题：大规模风电并网对电力系统调频能力的影响及对策研究摘要：随着可再生能源的快速发展，大规模风电并网已成为全球能源供应的重要组成部分。
然而，由于其随机性和波动性，大规模风电并网对电力系统调频能力产生了显著影响。
本研究旨在探讨大规模风电并网对电力系统调频能力的影响，并提出相应的对策。
1. 研究问题及背景大规模风电并网的快速发展为电力系统调度带来了新的挑战。
传统的发电方式主要基于燃煤、燃油等化石燃料，可以通过调整燃料供给来实现快速调频响应。
然而，风电场由于受天气等因素影响较大，产生的电力波动性较大，无法像传统发电方式那样快速控制发电量，这就对电力系统的调频能力提出了新的要求。
2. 研究方案方法本研究将采用案例研究方法，选取具有大规模风电并网的电力系统为研究对象，对其调频能力进行分析。
首先，收集相关电力系统运行数据和风电场发电数据，建立相应的电力系统模型。
然后，采用实时传输模型(RTOM)和实时调度模型(RTM)对电力系统进行仿真运行，分析系统响应速度、频率稳定性等指标。
同时，通过模拟不同风力波动情况，研究不同风电并网容量对调频能力的影响。
3. 数据分析与结果呈现通过对模拟结果进行统计分析，得出以下结论：大规模风电并网会导致电力系统调频能力下降，特别是在风力波动较为剧烈的情况下，频率稳定性会出现明显波动。
同时，风电并网容量的增加也会对调频能力产生较大影响。
在不同的风电并网容量下，频率恢复时间、频率稳定性等指标会有所变化。
4. 结论与讨论本研究通过对大规模风电并网对电力系统调频能力的影响进行了深入研究。
结果表明，风电并网对电力系统调频能力产生了明显影响，特别是在风力波动较大的情况下。
为了提升电力系统的调频能力，需要采取相应的对策，如优化风电场运行策略、增加调频设备投入等。
这些对策的实施将有效提高电力系统的频率稳定性，保证电力供应的可靠性。
关键词：大规模风电并网，电力系统调频能力，数据分析，结果呈现，对策研究。
风电并网对系统调峰调频的影响分析
风电并网对系统调峰调频的影响分析吴琼【摘要】通过对粤西某风电场各月逐10min发电功率、有效出力曲线进行了仿真模拟,量化分析了风电并网对系统调峰、调频的影响.并通过历史数据估算风电能源所需要的调峰容量和备用容量,在备用容量显然难以达到理论保证率的情况下,出于系统运行的经济性考虑,提出了开展对风电能源出力(功率)预测是解决大规模风电能源并网对系统调峰、调频的影响的重要前提工作.【期刊名称】《贵州电力技术》【年(卷),期】2016(019)004【总页数】4页(P70-72,16)【关键词】风能;并网;调峰;调频【作者】吴琼【作者单位】和平供电局,广东河源517000【正文语种】中文【中图分类】TM614在全球气候变暖、传统化石能源枯竭的大背景下，建立健全新的能源生产供应体系是当今国际社会所面临的重大挑战。
推进低碳经济发展、控制温室气体排放，不仅是国际社会的共识，也是我国落实科学发展观，建设资源节约型社会，实现经济社会全面协调可持续发展的必然要求。
以风电能源为代表的新能源以其低能耗、低排放、可再生的特性成为促进低碳发展的重要途径。
但由于风电能源出力具有随机性、不可调性的特点，对电网安全稳定运行具有较大的影响。
本文从系统安全稳定运行的角度分析风电能源并网对系统调峰、调频的影响。
我国风能资源十分丰富。
根据中国气象局最新风能资源评估成果，全国陆路50 m 高度风能资源可开发潜力约2 380 GW，近海海域50 m高度风能资源可开发潜力约200 GW。
我国风能资源分布不均衡，主要集中在新疆、甘肃、内蒙古、河北、吉林等省(区)。
受益于我国良好的风电资源，我国风电产业发展势头良好，新增风电装机量连续刷新历史记录。
据统计，截至2014年，全国(除台湾地区外)新增安装风电机组13 121台，新增装机容量23 196 MW，同比增长44.2%；累计安装风电机组76 241 台，累计装机容量114 609 MW，同比增长25.4%。
风力发电对电力系统的影响及解决措施
风力发电对电力系统的影响及解决措施摘要：现如今，人们的生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大。
文章阐述了风力发电的前景，风力发电装机容量的不断增大对电力系统的影响。
对继电保护装置、电力调度等相关方面的影响做了介绍，即简单地介绍了风力发电并网对电力系统的影响及解决措施，如改善电能质量、改善电网结构、安装电力电子装置，并对风电场接入设计工作提高要求。
关键词：风力；发电系统；发电量；预测引言随着全球能源危机与环境污染等问题的日益加剧，新能源的出现和应用开始受到世界各国的关注，持续开发利用新能源是确保人类可持续发展的关键举措之一，而其中风力发电在近年来已经取得了长足的进步。
文章简要介绍了新能源的概念及其特点，对我国风力发电的现状进行分析，进而指出了未来风力发电的前景，最后提出了一些关于推进我国风力发电产业发展的措施和建议，期望对读者有所启发。
1新能源发电的现状基于我国现代社会的发展情况，我国新能源发电产业跟其他新兴产业一样，与世界上一些发达国家差距较大，并且由于新能源开发技术的限制，前期设施投入大，回报率低，产生社会效应的速度较慢，因此我国新能源产业在这种基调下发展缓慢。
近年来，随着低碳经济的倡导和众多国家支持政策的陆续出台，我国的新能源相关产业得到了迅速并且相对稳步的提升。
据网上公开资料显示，截至2019年底，我国可再生能源发电装机达到7．94亿千瓦，同比增长9%，约占全部电力装机的39．5%;其中，风电装机2．1亿千瓦，光伏发电装机2．04亿千瓦，分别同比增长14．0%，17．3%。
我国的新能源发电产业正在逐步替代传统电力能源，产生的效益也正在慢慢的体现。
2风力发电对电力系统的影响及解决措施2.1对电力系统的影响1）对风电场规模影响。
目前，我国电网规模逐步扩大。
但风电场接入容量相对较低，占电网总装机容量，不会对电网频率造成太大影响，这不是限制风电场建设规模的主要条件。
对于负荷消纳少，以及风能资源丰富的地区，同时，电网结构相对薄弱。
风电对电力系统有功／频率的影响及仿真分析
起系统功率不平衡 ， 从而引起系统频率变化。图 ３为这种情况下的 系统 频 率 状 况 ， 从 图 中可 以看 出 ， 风 电场 风 力 变 化 确 实 在 一 定 程 度 上 引起 了系 统 频率 的波 动 。
图 ３风 电的 波动 引匙 的 系统 频 率 变化
由于 风能 的 间 歇性 ，风 电场 会 在 风速 达 不 到 要 求 时切 出系 统 ， 风电场 的切出使 系统频率快 速下降 ， 但 由于系统 Ａ Ｇ Ｃ的作用 ， 风 电 场 切 出带 来 的 系统 功率 差 额逐 渐 得 到 弥补 ， 系统 频率 逐 渐恢 复 。 若风电切 出时系统 Ａ Ｇ Ｃ容量不 足， 则系统的频率变化量如图 ４ 所示 ，从 图 中 可 以看 出 Ａ Ｇ Ｃ容 量不 足使 系 统 无法 弥补 风 电 切 出 时 的功率差额 ， 导致频率下 降到较低水平 ， 不利于电力系统运行。
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图 ４ 风 电切 出而 Ａ Ｇ Ｃ容 量 不足 时 系统频 率 变化 量
由此可见 ， 对于风电接人 比例较大 的地 区， 系统的调频功能对 抑 制风 电接 入 引 起 的 频 率 波 动起 着 重 要 的作 用 ，因 此 对 于 这 些 地 区 ，必 须 有 足够 的 Ａ Ｇ Ｃ容 量 来 防止 风 电波 动甚 至 切 出而 带来 的频 ０ Ｖ Ｖ 口 “ 率 波动 。 Ｉ ｍ ？ ｓ一 ４ 结束 语 图 １风 电机组 输 出功 率与 风速 的特 性 曲 线 本 文 为 研 究 风 电 功 率 的波 动 性 对 系 统 有 功 、 频 率 的影 响 ， 分 析 风速 不 超 过额 定 风速 时 ， 风 力 发 电 机 的输 出功 率 随着 风 速 的 变 了 电力 系 统 频率 变 化 的原 因 ， 最后 在 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ Ｉ Ｍｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ中 建立 了 化 而 变化 ； 当风 速 达到 额 定 风速 时 ， 变桨 距 控 制 发挥 作 用 ， 使 风 力 发 风 速模 型 、 含 风 电 的电 力 系统 有 功 ， 频 率模 型 ， 在 此 基 础 上仿 真分 析 电机 的输 出功 率维 持 在 额定 功 率 附近 。 了风 电 出力 的波 动性 对 系 统 有功 ／ 频 率 的 影响 。仿 真结 果 表 明 ， 风 电 ３ ． ２ 含 风 电的 电力 系 统 有功 ／ 频 率 模 型 在系统 中占的比例较大时 ， 其出力的波动性将会影 响电力系统有功 含 风 电 的 电力 系 统有 功 ， 频率 模 型 如 图 ２所 示 ，由 于风 电 出力 平衡 ， 从而引起频率 的波动， 当系统可调的有功功率不足时 ， 将会 使 频 率 长 时间 超 出允 许 范 围 ， 不 利 于 电力 系 统安 全 稳 定运 行 。 的不可预测 ， 在模型中我们把风 电作为负的负荷处理 。
高风电渗透率下的电力系统调频研究综述
高风电渗透率下的电力系统调频研究综述摘要：当前随着科技的快速发展，电能的多元化生产也引起了广泛的关注。
其中风电生产则为常见的一类电能生产途径，风电发电具备绿色环保无污染，因此在实际应用中也获得了广泛的认可。
在此过程中关于高风电渗透率下的电力系统调频，也引起了运维人员及研究人员的重视。
文章针对当前高风电渗透率下的电力系统调频，进行简要的分析研究。
关键词：高风电渗透率；电力系统调频；分析电能生产系统在构建中一般根据区域电力生产结构现状，以及能源应用现状，电能需求现状进行构建。
其中电能需求量较大的区域，其电能生产系统的构成较为复杂，如火电、风电、水电、太阳能发电等。
在此过程中风电则为应用面积大，应用技术成熟，适用性强的一类发电技术。
分析电力系统运行中高风电渗透率下，如何合理的进行系统调频，则成为当前电力企业发展中主要面临的问题。
1.高风电渗透率电力生产中风电占据了较大的比重，风力发电相较于火力发电，水力发电具备投资成本小，能耗低，运营成本低的优势，因此在实际发展中对于区域电能的稳定供应，以及区域经济的稳定发展发挥了重要的作用。
分析风力发电机组的运行特性，其发电现状呈现为阶段性的高峰期、平稳期、低峰期，因此高风电渗透率下电力系统的运行稳定性，则存在较大的问题。
具体分析高风电渗透率主要指的是：电力系统运行中风力发电生产量较大，应用量占比大，整体占比大，对电力系统运行状态影响大。
2.高风电渗透率下电力系统调频的作用高风电渗透率下对于电力系统的稳定运行，产生了一定的影响。
因此为保障电力系统的稳定运行，必须在电力系统运行中进行系统调频操作。
分析当前在实际发展中高风电渗透率下电力系统调频的主要作用为：确保资源的合理应用、提升区域用电稳定性、确保发电机机组运行的安全性、平衡电能生产负荷。
2.1确保资源的合理应用我国人口众多电能作为现代经济发展中的主要资源之一，其在实际应用中需求量极大。
在此过程中则要求资源应用具备合理性，高风电渗透率下电力系统调频，则为确保资源合理应用的主要措施之一。
风电参与电力系统调频综述 史记
风电参与电力系统调频综述史记摘要：目前，风电并网运行逐渐具有了更大的渗透率，在该种情况下，将风电应用到电网频率调整工作当中，以此对系统运行稳定性进行增强则成为了一项世界范围内的研究重点。
在本文中，将就风电参与电力系统调频进行一定的研究与综述。
关键词：风电；电力系统调频；综述；1 引言在全球环境保护意识不断加强的情况下，具有可再生、无污染特征的风能发电目前受到了世界范围内很多国家的重视。
在此过程中，为了使风电机组在电力系统频率变化方面具有更好的响应特征，对系统的频率稳定性做好维持，国内外部分电网提出了需要风电场参与到系统调频工作当中，对此，即需要能够做好该方面策略的重视与研究，更好的达成工作目标。
2 风电参与系统调频控制策略2.1 转子动能控制在该控制方式当中，其原理即在系统有功功率系统当中对一个频率控制环节进行增加，以此对转子当中的旋转能动能够同电磁功率间实现转换，在使系统频率调整当中具有旋转动能参与的情况下对系统频率的稳定性做好维持。
在转子动能控制当中，其具体实现方式有以下几种：2.1.1 虚拟惯性控制该方式也称作惯性控制或者惯量控制，即将附加控制环节加入到风机有功控制部分当中，在此过程当中即能够形成类似常规发电机组的惯性效应。
在该方式当中，其所获得的额外有功参考信号能够根据系统频率间所存在的正比关系获得。
目前，有研究人员对风电机组系统频率变化以及虚拟惯性间关系的研究，在对系统频率变化情况进行检测的基础上实现风功率跟踪曲线的调节，在对机组隐藏动能进行释放的基础上使其能够参与到频率调整当中。
而在此过程频率逐渐恢复的过程当中，风电机组转速则将逐渐提升，最终达到最大功率，在对有功功率加速吸收的情况下发现能够使系统出现二次频率跌落问题。
对于该问题，有研究人员将输入信号应用为机组转子转速的跌落幅值，在经过一系列整定处理后对二次跌落控制信号进行生成，在同风机有功控制信号进行叠加处理的基础上对二次跌落问题形成抑制，同时实现双馈风电机组自身调频能力的提升。
调频技术在风力发电中的应用及对电力系统的影响分析
２ ０ ９ ５ — ６ ３ ６ ３（ ２ ０ １ ７ ）０ １ － ０ ０ ６ ３ — ０ ２
进 入 新 世 纪 以来 ， 随 着 国 家对 生态 文 明建 设 地 重 视程度 不 断上 升 ， 各行 各业 在 生产 中都 在追 求环 保 的理 念 。一 些新 能 源 ，比如 太 阳能 、风 能也 得到 了大 力地 开 发 与应 用 。近 年来 ， 风 力 发 电方 面 取得 了显 著地 发 展 ， 不仅有 效 缓解 了我 国能源短 缺 问题 ， 而 且也 符合 国家 构 建 生态 环保 型 社会 的相 关要 求 。对此 ，如何 高效 率地 借 助风力 发 电所产 生 的能量 ， 满 足 人们生 产 、 生活 之所 需 ， 是 当前工作 中所应 关注 的焦 点话 题 ， 调频 技术 地 成功 运 用 一方 面 可提 高设 备 的存储 容量 ， 提 升调 频 能力 ； 另 一 方面大大增强了风力发 电的效率 ， 为创建节能环保型社 会 提供 了可 靠 的保障 。
图 ３ 超 速 控 制 示 意 图
转 子 在 超速 运 转 中如 何 实 现 对 其 进 行 有 效 控 制 ， 这 是值 得 技 术 人 员深 思 的地 方 ，也是 工 作 的 重 心所 在 。 在实际工作中 ， 风机的正常运行速率会保留一部分以备 所需 ， 所备用的功率主要是进行一次频率调节时使用的 ， 所 以在 进行 超速 控 制上 主要 是针 对 一 次频 率在 调节 时 的
因为 它 的控 制 能力 较强 ， 所 以可适 用 的机型 较 多 ，导致
１ 风 力发 电对 电力系统 的影 响
１ ． １ 惯性响应与一次调频能力 出现下滑趋 势
风电场参与电网调频的多机协同控制策略
风电场参与电网调频的多机协同控制策略一、研究背景及意义随着全球能源结构的转型和清洁能源的快速发展，风能作为一种具有巨大潜力的可再生能源，已经成为全球电力系统的重要组成部分。
风能的间歇性和波动性使得其对电网稳定性的影响日益显著，为了实现风能的大规模开发和利用，提高风电场的利用率和电网的稳定性，研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略具有重要的理论和实际意义。
研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略有助于提高风电场的运行效率。
通过对风电场内部机组之间的协同调度，可以在保证风电场正常发电的同时，实现风电场与电网之间的能量互补，从而降低风电场的弃风率，提高风电场的整体运行效率。
研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略有助于提高电网的稳定性。
通过风电场内部机组之间的协同调度，可以在电网出现频率波动时，迅速调整风电场内部机组的出力，以达到电网频率的稳定。
这种多机协同控制策略还可以有效地减少电网对外部调节资源的需求，降低电网系统的脆弱性。
研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略还有助于促进可再生能源的发展。
随着风能技术的不断进步和成本的降低，风电将成为未来电力系统的重要组成部分。
而研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略，可以为风电场的规划、建设和运行提供有效的技术支持，从而推动可再生能源产业的发展。
研究风电场参与电网调频的多机协同控制策略具有重要的理论和实际意义。
这对于提高风电场的运行效率、保障电网的稳定性以及促进可再生能源的发展具有重要的推动作用。
1. 风电作为可再生能源的代表，在电力系统中的地位和作用；资源丰富：风能是一种取之不尽、用之不竭的能源，全球风能资源分布广泛，尤其是在沿海地区和高山地区，风能资源非常丰富。
低碳环保：风电发电过程中不产生任何污染物，对环境影响小，有利于减少温室气体排放，降低全球气候变暖的风险。
技术成熟：风电技术经过多年的发展已经非常成熟，风电设备的性能和效率不断提高，成本逐渐降低，使得风电发电的经济性得到显著提高。
风力发电调频技术剖析
风力发电调频技术剖析摘要：风力发电是一种清洁能源，符合生态环保理念，也符合开发新能源的时代需求。
调频技术是风力发电的核心技术，对风力发电效率有重要影响。
虽然我国风力发电有一定的历史，也积累了很多经验，但是对风力发电调频技术而言还有很大的提升空间。
另外，信息技术发展和机械设备的更新也在不同程度上影响了发电调频技术，所以该技术成为了风力发电领域研究的重点。
本文首先分析了风力发电对电力系统的影响，然后细致讨论了风力发电调频技术的应用，最后对风力发电调频技术的发展趋势进行了展望。
关键词：风力发电；调频技术；风电引言：风电调频技术是为了风力发电服务的。
随着风力发电规模增大和发电产量要求提高，对相应的风电调频功能也产生了更高的需要。
风电调频技术成为了辅助风力发电的一个重要组成部分，而且具有非常关键的作用。
一、风力发电对电力系统的影响（一）备用容量需求的上升发电与用电的相互平衡、动态弥补是维持电力系统安全、稳定的基础，也是确保供电服务质量的前提条件。
然而，风力发电会影响电力系统输出功率的平衡性与稳定性，对此可以通过安装一定的备用容量来缓解这种不平衡，但是，风力系统极具变化性，其变化的预测能力相对有限，无法对其瞬间变化做出实时的动态监控和预测，为了维护电力系统的稳定运行，就必须要进一步扩大备用容量。
经研究表明：风电渗透率为10%时，要提高2%的备用容量。
要想确保电力系统在稳定的额定频率下工作，风电每提升1000兆瓦，每分钟就要供应6.6兆瓦的备用容量。
由此可见，风力发电技术的运用，需要备用容量的支持，这其中涉及到大量的资金成本等的投入。
（二）惯性响应与一次调频能力下降风力发电系统的建设，要伴随着一些传统发电设备的停运。
当前主要的风电机组包括：双馈型风机、直驱型风机。
具体的运行原理为：依靠电力变换技术来控制风电机组的功率，使其同电网步调一致。
同时，为使风能被充分利用，风电机组一般要在最大功率点处工作，无法储备有功，这样当系统低频运行时，需要进行调频。
大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策实证研究
大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策实证研究标题：大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响及对策实证研究摘要：随着可再生能源的迅速发展，大规模风电并网在电力系统中的比重越来越大。
然而，风电的不确定性和间歇性给电力系统的调峰能力带来了新的挑战。
本研究旨在探讨大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响，并提出相应的对策，通过实证研究来验证假设。
1. 研究问题及背景1.1 研究问题本研究的主要问题是大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响，以及如何采取对策以提高电力系统的调峰能力。
1.2 研究背景随着可再生能源的快速发展，大规模风电并网在电力系统中的比重越来越大。
风电的不确定性和间歇性给电力系统的调峰能力带来了挑战。
在此背景下，研究大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响具有重要意义。
2. 研究方案方法2.1 数据收集收集相关的电力系统运行数据、风电功率输出数据以及调峰能力指标数据，以便进行后续的数据分析和结果呈现。
2.2 建立数学模型基于已有的理论和研究成果，建立大规模风电并网对电力系统调峰能力的数学模型，包括风电功率输出模型和电力系统调峰能力模型。
2.3 数据分析通过对收集到的数据进行分析，验证大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响。
利用统计方法、回归分析等技术，探索相关的因素和关系。
3. 数据分析和结果呈现3.1 大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响通过数据分析，分析大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响。
揭示风电不确定性和间歇性对电力系统调峰能力的影响机制，并给出相应的数据和图表进行展示。
3.2 对策实证研究针对大规模风电并网对电力系统调峰能力的影响，提出相应的对策。
通过模拟实验和数据分析，验证对策的有效性，并对比分析不同对策的效果。
4. 结论与讨论本研究的结论是大规模风电并网对电力系统调峰能力有一定的影响，并提出了相应的对策。
对策的实证研究表明，采取适当的措施可以有效提高电力系统的调峰能力。
风电出力变化对系统调频的影响
风电出力变化对系统调频的影响韩小琪;宋璇坤;李冰寒;戚庆茹【摘要】随着大规模风电的并网,需要研究风电出力波动和系统调频速度的关系,探讨大规模风电并网对系统调频的冲击.通过对张家口地区单个和多个风电场的涮度FMS数据进行统计分析,验证了风电出力变化率呈正态分布,随着所统计风电场容量的增加风电出力变化率降低的特性,并得到了风电场出力变化率的数值范围,结合甘肃电网的系统调频速度数据,对风电接入率、风电出力变化率和系统调频速度的关系进行定性计算分析,得出了系统调频速度并非限制风电大规模接入制约因素的结论.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2010(043)006【总页数】4页(P26-29)【关键词】风电出力变化率;风电接人率;调频【作者】韩小琪;宋璇坤;李冰寒;戚庆茹【作者单位】北京国电华北电力工程有限公司,北京,100120;中国电力工程顾问集团公司,北京,100011;西北电力设计院,陕西,西安,710075;北京国电华北电力工程有限公司,北京,100120【正文语种】中文【中图分类】TM614;TM761+20 引言系统的负荷是实时变动的，系统需要保持在一定频率范围下运行，需要有一定数量的调频机组、AGC来维持系统频率，调频机组的能力必须能满足负荷变化率的要求。
风资源的多变性造成了风电出力的多变性，在调度运行方面这点是风力发电和其他能源发电方式之间最大的不同，也是风电最独特的特点，风电接入增加了负荷波动的不确定性，在风电接入率较低的时候，风电的出力波动对系统的影响微乎其微，当风电接入率增加到一定程度，需要对风电的出力波动率进行分析和评估，研究系统调频是否需要增加额外的调频机组进行更快更深的调节；另一方面，通过对实际系统调频能力的分析，也可以反过来对风电的接入率提出要求。
1 系统的调频特性系统正常负荷波动引起的频率波动主要通过一次调频和二次调频来调节。
一次调频是指由发电机组调速系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整，其特点是只能适应频率变化幅度小，变化周期短的情况，一次调频一般负责秒级的负荷波动的调整。
电力系统中的风力发电优化研究
电力系统中的风力发电优化研究风力发电是一种可再生能源，被广泛应用于电力系统中。
为了优化电力系统中的风力发电，提高风力发电的效率和可靠性，许多研究都在进行中。
本文将重点介绍电力系统中风力发电的优化研究。
首先，风速预测在风力发电优化中起着至关重要的作用。
通过精确地预测风速，可以提前调整风力发电机组的输出功率，优化电力系统的运行。
现有的风速预测方法包括气象学方法、统计学方法和机器学习方法等。
这些方法可以利用历史观测数据、天气模型和气象雷达数据等来预测未来一段时间内的风速。
通过不断改进和优化风速预测模型，可以提高风力发电的可靠性和经济性。
其次，风力发电机组布置和风场建模是风力发电优化的另一个重要方面。
合理的风力发电机组布置可以最大化风力资源的利用，并降低风力发电机组之间的相互干扰。
此外，精确的风场建模可以更好地了解风力发电机组周围的风场特性，为风力发电机组的操作和维护提供必要的信息。
目前，有许多建模技术可用于风场建模，如数值模拟、统计方法和机器学习等。
这些技术可以使用风速观测数据和地理信息系统数据等进行风场建模，帮助优化电力系统中风力发电的运行。
此外，风力发电机组的运行和控制也是风力发电优化的关键。
通过控制风力发电机组的转速和叶片角度等参数，可以实现风力发电机组的最大功率输出。
现有的控制方法包括最大功率点跟踪控制、模糊控制和强化学习等。
这些方法可以利用风速和风力发电机组实时输出功率的信息，实现风力发电机组的最优运行。
此外，风力发电机组间的协调运行也是优化电力系统中风力发电的重要问题。
通过协调多个风力发电机组的运行，可以实现功率的平衡和风力发电的稳定运行。
最后，电网的规划和运行也是优化电力系统中风力发电的重要方面。
随着风力发电容量的不断增加，电网需要进行合理的规划，以适应风力发电的并网。
此外，电网运行需要对风力发电的波动性进行有效管理，确保电力系统的稳定性和可靠性。
现有的电网规划和运行方法包括输电线路规划、储能技术和智能电网等。
我国风电发展的五大问题
务为其配套调峰调频；而冬季供热涉及 率平稳，减少潮流波动。这样，按照最大 陕—甘—宁—青 4 省境内分摊消化，四
“以人为本”社会稳定大局，在不能从技 负荷 4500 利用小时测算，远距离输送的 省区火电机组年运行小时数将整体降低
术上实现离网供热的情况下，风电机组 电量中风电只占 17.05%。因此，所有以 约 200 小时以上。
规发电厂的部分发电量，同时使部分常 风电大规模发展的结果必然主要借助火
规机组成为风电的旋转备用机组，这样 电机组作为配套调峰调频电源。这样，在
通过就近“吃备用容量”可以实现系统 近期将降低临近火电机组的发电小时
的电力平衡。
数，在远期则需要专门建设一批调峰性
当风电开始规模化发展的阶段，附 能较好，单机规模适度，以低小时数运行
29 2009.10 中国电力企业管理
纵
深 DEPTH ·改革探索
主持:张晓京 Zha ngxia ojing@ce
全风险；因此，为在风电大规模并网情况 定，因此风电并不存在独立的远距离输 肃风电已经很难在结构脆弱的甘肃电网
下保持电力平衡、保障系统安全稳定，最 送命题，也不存在单独的“风电消纳”问 范围（2008 年总装机容量 1496 万千瓦、
能避免潮流大幅波动维护系统安全稳 电装机将达到 516 万千瓦；显然，届时甘 架以内统一规划，统筹考虑能源输入与
30 中国电力企业管理 2009.10
输出地区的市场供需，从宏观上处理好 火电消纳埋下隐患。
进技术进步的基本导向并考虑到规划期
送煤 / 送电的战略选择 （风电的发展为
总之，“补火容风，统筹消纳”是解 间电价承受能力与有关投资、财税政策
性的装机容量，而只能作为一种清洁能 套建设新的调峰调频电源，主要通过
风电并网对电力系统调度运行的影响 任财旗
风电并网对电力系统调度运行的影响任财旗摘要：风相比常规能源而言，具有发电成本低、清洁性、可再生、随机性和间歇性的特点，由于风电机姐出力具有的随机性和间歇性，导致风电并网后，对电网稳定性和电压质量有着较大的影响，同时给电力系统调度运行也带来了不小的挑战。
本文就风电并网对电力系统调度运行产生怎样的影响展开谈论。
关键词：风电并网；调度运行；影响随着风电发展速度的加快，风电场的规模日益扩大，并网后对电力系统调度运行的影响也越来越突出。
一、风电规模和发展状况国家可再生能源中心根据相关重点企业及行业咨询机构数据分析，2017年上半年风电增速趋缓，新增装机预计在550万千瓦左右，6月份新增装机将继续保持在80万千瓦左右，预计风电累计装机将突破1.54亿千瓦。
从新增装机情况来看，2017年上半年中东部地区风电建设提速，新增装机主要集中在河南、江西、湖北、江苏、广西五个地区。
预计上半年中东部地区新增装机将超过300万千瓦，在全国新增装机占比超过50%。
受弃风限电影响和风电投资监测预警机制约束，“三北”地区风电建设增速明显放缓。
预计今年上半年宁夏、甘肃等地将无新增装机，山东、河北和青海等地成为“三北”地区新增装机的主力。
2017年上半年弃风电量和弃风率较去年同期出现双降，风电产业发展质量持续提升，预计全国弃风电量较去年同期下降25%左右，弃风率预计较去年同期下降5个百分点。
二、并网方式当前主要的风力发电机组并网方式包括：1.直接并网：此并网方式在并网的瞬间存在短路现象从而使并网失败，所以一般只有在与大电网并网时才用。
2.准同期并网：此并网方法对电力系统的影响不大，尤其适用于电网容量只超过数倍风力发电机组的情况。
3.降压并网：为实现降压，一般要配置高电阻器及电抗器，这使得发电机组并网成本增加，且伴随着发电机组容量的扩大而迅速增加，所以，这种并网方式只适用于容量较小的风力发电机沮。
4.软并网技术：（1）发电机与系统之间基于双向晶阐管实现联通；（2）电力系统和风力发电机采用软并网过渡模式，通过零转差自动并网开关对连接状态进行控制。
考虑风电参与调频的系统备用容量优化问题研究
考虑风电参与调频的系统备用容量优化问题研究摘要：风力发电参与电力系统调频的议题逐步引起人们重视。
本文在考虑变速风电机组以降载运行方式参与系统调频的基础上，提出了一种综合考虑系统备用和运行成本的优化模型，同时提出一种风电场参与系统调频的简单调度流程，并采用5机11节点算例验证了模型的可行性。
关键词：风力发电；调频备用；优化Frequency Regulation Capacity Optimization ModelConsidering De-loading Wind Farm Integration Abstract: The potential of wind power generator’s providing frequency support is gradually attracting world-wide attention. In this paper, a de-loading operation model for wind power generator is introduced so that it can participate in frequency regulation. Then a frequency regulation capacity optimization model is proposed that can consider both the system operation cost and frequency regulation cost. A modified five-machine system is used to validate the proposed model.Keywords:wind power; frequency regulation capacity; optimization1 引言随着技术的发展，以风力发电为首的众多形式的新能源发电技术为电力系统注入新的活力。
风电场并网性能测试对电力供需平衡的影响与优化
风电场并网性能测试对电力供需平衡的影响与优化随着全球经济的快速发展和对环境保护的要求越来越高，清洁能源作为一个可持续发展的手段越来越得到人们的重视。
其中，风力发电作为一种逐渐成熟的清洁能源技术，其装机容量在全球范围内不断增加。
然而，风力发电存在一定的限制，例如受到天气条件的限制、波动性较大等问题，这造成了当地电网电力供需平衡的问题。
为了解决这一问题，风电场并网性能测试成为关键手段，本文将探讨风电场并网性能测试对电力供需平衡的影响以及优化策略。
一、风电场并网性能测试的意义风电场并网性能测试是对风电场发电设备的整体性能、各项技术指标进行检测的一个过程。
合理的并网性能测试可确保风电场发电的可靠性、安全性和经济性，它对构建清洁能源基础设施有着重要的意义。
在电力市场中，风电场作为一种清洁和可再生的能源形式受到人们的欢迎。
然而，由于风能的波动性较大，风电场的发电能力存在一定的不确定性。
为了解决这一问题，可采用并网性能测试来对风电场发电能力进行科学的评估和预测，以确保其并网运行的安全可靠性。
另外，在电力供求不平衡的情况下，风电场并网性能测试同样具有重要的意义。
由于风电场的发电能力受风力等自然因素的影响，因此在电力市场中其所处的地位将受到其风速、接入电网的方式、电力市场调度情况等多方面的影响。
在这种情况下，可采用并网性能测试来提高风电场的发电水平，从而保证其并网运行的可靠性，最终调节电力市场，实现电力供需平衡。
二、风电场并网性能测试的影响风电场并网性能测试有效提高了风电场的发电水平，但是也存在一些问题。
以下是风电场并网性能测试带来的几个可能的影响：1. 对电力供需平衡的影响风电场发电的可靠性和经济性，关键在于其发电能力的水平。
在电力市场中，风电场作为一种清洁和可再生的能源形式始终具有一定的地位。
由于风速等因素的不可控性，风电场的发电能力波动较大，这会对电力市场的供需平衡造成一定程度的影响。
在并网性能测试之前，需要对风电场的发电能力进行科学的评估和预测，以确保其并网运行的安全可靠性。
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风电接入电网后对系统运行产生一系列重要 影响，根据范围大小分为本地影响和全系统影响。 对本地电网而言，风电接入的影响主要考虑稳态 电压偏差、电能质量和本地电压控制。对于全系 统而言，风电接入影响到系统备用容量水平、电网 稳定性、输电系统效率、输电阻塞管理、传统发电 厂的发电效率和发电厂的排放以及系统的可靠 性。当风电场靠近负荷中心时，这种影响可能是 正面的； 相反，如果电网结构薄弱，缺乏先进的风 电机组的控制手段，影响也可能是负面的。
电力系统必须始终维持电力生产和消费之间 的平衡。系统中表征有功功率平衡的首要参数是 系统频率。如果电力供应和需求之间突然出现失 衡，会体现在发电机组转子转速变化上： 如果发电 量超过负荷需求，则转子的转速会增加，电网频率
0994
2011，39（ 6）
图 1 不同时间尺度的调频控制
会上升； 反之，发电量小于负荷需求，则转速会降 低，电网频率会下降。这类功率失衡可能是由于 某台发电机的继保装置跳闸或者某个大功率负荷 突然断开导致。一次调频和二次调频是输电系统 调度员（ Transmission System Operator，简称 TSO） 实第 h 小时的风电场预测出力；
ch ———第 h 小时的风电场实际出力。
平衡罚金是基于 MAPE 值计算的，如果预测
值偏离实际出力 20% 以上，则偏差部分要被处以 电价 30% 左右的罚金。基于上述规定，风电场的 规模越大，则在预测准确性方面越有优势。图 4 给出了风电场规模与预测准确性之间的关系，随 着风电场规模的增加，其 MAPE 值从 40% 降低到 25% 左右。
在一次调频自动激活之后一段时间，二次调 频通过自动发电控制（ Automatic Generation Control，简称 AGC） 来实施，其动作时间从 15 s 到 15 min。二次调频为一次调频提供支持，它会持续作 用直到系统投入三次调频（ 如图 1 所示） 。
在二次调频激活后，实施一次调频的机组会 回到正常运行状态，为下次调整做准备。二次调 频的备用容量包括旋转备用（ 保留部分容量的水 电厂或火电厂、燃气轮机、抽水蓄能电厂） 和非旋 转备用（ 可快速启动的燃气轮机发电厂和可中断 负荷） 。二次调频控制开始于系统出现功率不平 衡后 15 s，而且必须在 15 min 内完成部署。电网 的适当二次调频备用容量取决于峰值负荷的大 小，二者之间的关系可参考图 2。 1． 3 三次调频
电力系统的一次调频控制会自动响应于频率 波动，恢复发电和负荷之间的平衡，使频率回到额 定值的允许范围。
一次调频的特点如下： （ 1） 一次调频的功能 在互联电网中是共享的，互联系统越大，则调频能 力也越强； （ 2） 一次调频能力的共享也受到输电 阻塞的影响； （ 3） 一次调频的响应时间很短，一般 不会超过频率变化后 15s； （ 4） 一次调频功能应该 确保能持续 15min 以上； （ 5） 由于一次调频所需 要的响应几乎是即时的，这就要求运行中的发电 机必须留有足够的发电备用容量。 1． 2 二次调频
如果没有特别的控制措施，在不降低其发电 出力的前提下，风电几乎不能对一次调频作出任 何贡献。风能在 15 min ～ 1 h 的时间尺度的波动 性使传统形式的发电机组的负荷跟踪过程更加困 难，从而 影 响 到 其 调 频 控 制 能 力。这 一 点 对 于 TSO 来说是必须应对的问题。调频控制对于电力 系统的稳定运行非常重要，因而必须设法保证调 频控制所需的容量，这就需要系统提供更多的旋 转备用容量或者是对应的可中断负荷。
如果电力系统有功输出和负荷需求之间的失 衡持续较长时间，在二次调频作用之后一段时间
图 2 电网二次调频备用容量和峰值负荷之间的关系
仍然不能恢复平衡，则需要启用三次调频。 三次调频，又称 15 min 备用，通常是由 TSO
调度员人工调节，来替代二次调频。这样可以释 放被占用的二次调频备用容量。
电力系统中某些类型的发电机需要提前数 h 开 机，并 且 需 要 和 电 网 同 步 后 才 能 够 正 常 发 电。 也就是说为了在高峰负荷时段输出电能，TSO 必 须对负荷高峰的发生时间做出预测，并且要提前 数 h 启动发电机。此外，有的发电机关机的过程 也非常耗时，而重新启动则需要数 h 的冷却时间 间隔。考虑到经济性，做出启用这些发电机组的 决策一般要保证它能持续运行数天。确定投入运 行的发电机组及其运行时间的过程也称为机组组 合。
综上所述，风电出力的波动性、可预测性和可 控性会影响到电网所需要的旋转备用容量。随着 风电渗透率的增加，风电对系统调频控制和负荷 跟踪能力的影响也越严重。
1 电力系统功率平衡的基本原理
电力系统的运行涉及不同的时间尺度（ 本文 所涉及到的调频控制的时间尺度主要参考了欧洲 大陆联合电网（ Union for the Coordination of Transmission of Electricity，简称 UCTE） 的运行实践，不 同电网可能有所差别，从几秒到几天，分别对应于 电力系统控制的一次调频、二次调频和三次调频 （ 见图 1） 。 1． 1 一次调频
为了评 价 风 电 并 网 对 二 次 和 三 次 调 频 的 影 响，需要考虑 TSO 对二次、三次调频备用容量的 使用方式。在容量较大、风电分布较为分散的电 网中，即使在极端天气状况下，所有风电的集合出 力的功率波动也很少超过 10% 装机容量 / 小时； 而小型的电网，比如丹麦西部的电网，所有风电的 集合出力的功率波动通常很少超过 25% 装机容 量 /h。如果风电在二次调频时间尺度的波动超出 事先的预测，则会影响系统的净不平衡功率。风 电出力的预测偏差和其它的调度计划功率偏差 （ 主要是负荷预测偏差） 结合起来构成了系统的 总的不平衡功率并决定着备用容量水平。研究表 明，只有在风电的极限穿越功率达到 10% 以 上 时，风电才会对二次调频备用容量产生明显影响。 这方面，风电最显著的影响是如何调度传统调峰 电厂的容量跟随负荷的变化和波动。
预测的价值高度依赖于电网规程、技术水平和风 电场所在地点的气象、地理条件。不同国家的法
规的差别导致风电出力预测工具的投资主体有很
大区别。 （ 1） 在德国和丹麦，输电网和配电网运营企
业对系统功率平衡和电能质量负完全责任，并且 有义务全额收购包括风电在内的可再生能源发电 量。因而，风电出力预测工具主要由输电网和配 电网运营企业投资。
图 3 电力系统的调频和备用
大容量风电场对系统的影响延伸到不同的时 间尺度： 秒、分钟、小时和天。这些影响体现在额 外增加的备用容量、电能成本的增加和系统运行 的新技术措施等方面。
2 平衡风电场、负荷和传统电厂的出力
2． 1 备用容量的调度和运行 为了平衡发电和负荷，电厂根据事先预计的
负荷趋势安排发电计划。如果实际负荷与事先的 预计有任何偏差，则会反映在系统频率偏离额定 值上，此时一次调频和二次调频发挥作用，使系统 频率恢复到额定值。
在早晨时段由于负荷处于上升阶段，应该提 前调度更多的电厂投入运行。如果在此时段，能 准确预测风电出力的增加，则可以减少调峰电厂 的容量。相反，如果风电出力的预测可靠性不高 的话，则不能减少投入的传统调峰电厂的容量，可 能不得不切除部分风电机组，造成风能的浪费。
如果风电场的出力可以提前 1 ～ 2 d 作出准 确预测，对于 TSO 确定投入的机组非常有帮助。 如果缺乏风电出力的可靠预测，则 TSO 的机组组 合决策不可避免的带有不确定性。 2． 2 风电出力的短期预测
（ 2） 在英国，由于现行的电力交易法规 NE-
TA 要求发电企业应确保出力在约定的范围内，而 如果风电场无法将输出的波动限制在要求的区域 内，将会被处以罚金。因而，风电出力预测工具由 运营企业出于自身的利益而投资购买使用。
（ 3） 在西班牙，风电预测误差以平均绝对误 差百分比来表示。
MAPE = ∑ | eh － ch | / ∑ch × 100 （ 1）
Research on the Influence of Wind Power on Power Balancing and Reserve Capacity
WU Chun （ Shanghai Municipal Power Co． ，Shanghai 200120）
Abstract： In order to integrate wind power efficiently at higher levels of penetration，changes are necessary in the operating methods in various parts of the power system—such as reassessing power balancing demand and reserve capacity． This paper analyzes the influence of grid-in wind turbines on the frequency modulation and reserve capacity and its responses based on the experiences of the industrialized countries，introduces the principles of power balancing， especially how to balance the output of the traditional power plant and the load of the wind farm． Then the system capacity and cost assessment are presented． Key words： Wind Power； balancing power； Reserve capacity； Power System
第 39 卷 第 6 期 2011 年 6 月
Vol． 39 No． 6 Jun． 2011