风电并网系统

第30卷第22期中国电机工程学报V ol.30 No.22 Aug.5, 2010

14 2010年8月5日Proceedings of the CSEE ©2010 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2010) 22-0014-08 中图分类号：TM 74 文献标志码：A 学科分类号：470·4051

风电并网系统可用输电能力的评估

周明，冉瑞江，李庚银

(电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室(华北电力大学)，北京市昌平区 102206)

Assessment on Available Transfer Capability of Wind Farm Incorporated System

ZHOU Ming, RAN Rui-jiang, LI Geng-yin

(Key Laboratory of Power System Protection and Dynamic Security Monitoring and Control (North China Electric Power University), Ministry of Education, Changping District, Beijing 102206, China)

ABSTRACT: Available transfer capability (ATC) is used to measure the further reliable power transfer capability between two nodes (or areas) in power system. With the rapid development of wind power generation and gradual maturity of power market, the research on large-scale wind power penetration on ATC has been an urgent need. Under the chronological model of wind speed and wind farm’s power output, ATC incorporated with wind farm is evaluated based on sequential Monte Carlo simulation. ATC determination of every sample state is calculated by key factor constrained AC power flow method. Expectation and variance and corresponding annualized indices are used to evaluate the impacts of wind farm on ATC. Simulation is employed on the modified IEEE-RTS79 system involving wind farm, the results show the proposed algorithm with the merits of fast and accurate calculation. The research could be a valuable reference to power market operations and wind farm planning.

KEY WORDS: wind farm; available transfer capability (ATC); probabilistic assessment; sequential Monte Carlo simulation; key constraint

摘要：可用输电能力(available transfer capability，ATC)是衡

量电力系统两点(区域)间可用来进一步可靠传输电能的能力。随着风力发电技术的快速发展和电力市场的逐渐成熟，迫切需要研究大型并网风电场对系统ATC的影响。利用时

间序列模型描述风电场风速和输出功率，进而采用序贯蒙特

卡罗仿真的方法对包含风电场的ATC进行概率评估；每一

抽样状态的ATC采用关键约束下的交流潮流方法来计算；

结合期望值和方差及相应的年度化指标评估风电场对ATC

基金项目：国家自然科学基金项目(50877027)；“十一五”国家科

技支撑计划项目(2008BAA14B05)。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50877027); Project of the National Eleventh-Five Year Research Program of China (2008BAA14B05)．的影响。利用包含风电场的改进IEEE-RTS79系统进行仿真和算法验证，表明所提算法能快速而准确地计算ATC，并能有效评估风电场对ATC的影响，研究成果可为电力系统的运行和风电场的规划提供有益的参考。

关键词：风电场；可用输电能力；概率评估；序贯蒙特卡罗仿真；关键约束

0 引言

风力发电是目前世界上增长速度最快、经济效益最好的一种可再生能源发电技术，但是风速的随机性和间歇性会直接影响风电场的输出功率，越来越多的大型风电场的并网对电力系统的运行产生了一定的影响[1-4]。

随着跨区域电网互联的扩大和电力市场改革的不断推进，准确确定电网的输电能力尤其是可用输电能力(available transfer capability，ATC)在保证市场交易的顺利进行和电网的安全稳定运行方面起着重要的作用[5]。当大型风电场并入电网以后，ATC的计算需要综合、准确地考虑风速的特点以及电力系统各种不确定性因素的影响，目前这方面的研究还很少。文献[6]通过加入异步风力发电机模型的含参潮流方法分析了风速概率分布参数对最大输电能力的影响，但没有考虑风速及系统状态变化的时序特性。为了能够更有效和全面地反映大型风电场对ATC的影响，还需要从不同角度对各种影响进行更详细的评估。探索含风电场的有效的ATC 计算和评估方法是一个值得研究的课题。

为了保证速度，ATC的在线计算多采用确定性的方法，常常忽略系统中大量存在的不确定性因素，而概率性的求解方法能够克服确定性方法的上述缺陷，所得结果也更加符合实际情况[7]。由于风