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        區(qū)域電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)研究

        2015-03-06 04:32:28趙雷雷郝文波
        黑龍江電力 2015年2期
        關(guān)鍵詞:電容量裝機(jī)容量調(diào)峰

        趙雷雷,郝文波

        (黑龍江省電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

        目前中國采取了多種措施來提高風(fēng)電的消納能力,但由于風(fēng)電場大多距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn),并且風(fēng)電出力具有隨機(jī)性和間歇性,給電網(wǎng)調(diào)度和調(diào)峰帶來一定的困難。

        當(dāng)前針對風(fēng)電接納的研究多集中在電網(wǎng)對風(fēng)電接納容量的計(jì)算[1-7]。由于不同區(qū)域電網(wǎng)之間的特性不同,導(dǎo)致了風(fēng)電接納風(fēng)力不同,接納容量的計(jì)算無法描述電網(wǎng)接納的風(fēng)電是否合理和與電網(wǎng)相匹配。這就要求研究一個(gè)新的評價(jià)方法,既可以對某個(gè)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行研究,找出影響接納能力的關(guān)鍵因素,同時(shí)也可以在不同電網(wǎng)間進(jìn)行比對,進(jìn)而指導(dǎo)電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)。

        本文研究考慮調(diào)峰因素和聯(lián)絡(luò)線功率輸送極限因素影響下的電網(wǎng)接納風(fēng)電能力計(jì)算,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了評價(jià)指標(biāo),最終形成完整的電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)體系。

        1 風(fēng)電消納能力計(jì)算

        1.1 調(diào)峰容量計(jì)算

        調(diào)峰容量的計(jì)算公式為

        式中:Ppeakload為全網(wǎng)總調(diào)峰容量;PGN為全網(wǎng)發(fā)電開機(jī)容量;PGN.min為全網(wǎng)發(fā)電開機(jī)最低出力;PG.real.max為全網(wǎng)最大發(fā)電負(fù)荷;KGen為廠用電率;KLoss為網(wǎng)損率;Preserve為全網(wǎng)總備用容量;PLoad.max為全網(wǎng)用電負(fù)荷;PTransmin為聯(lián)絡(luò)線功率;KG.adjust為全網(wǎng)發(fā)電平均可調(diào)出力。

        1.2 調(diào)峰裕度計(jì)算

        調(diào)峰裕度計(jì)算公式為

        將當(dāng)日負(fù)荷特性曲線和聯(lián)絡(luò)線最大可變化功率ΔPTrans引入到電網(wǎng)調(diào)峰容量中,可求出系統(tǒng)的調(diào)峰裕度為

        式中:Pm為調(diào)峰裕度;PTransmin為聯(lián)絡(luò)線最小保證功率;PTransmax為聯(lián)絡(luò)線可傳輸最大功率。

        1.3 風(fēng)電消納容量計(jì)算

        圖1為日風(fēng)電預(yù)測出力曲線。

        圖1 風(fēng)電出力預(yù)測

        預(yù)測風(fēng)電功率在負(fù)荷曲線與機(jī)組最低出力之間即認(rèn)為此部分風(fēng)電可消納,當(dāng)預(yù)測風(fēng)電功率超過負(fù)荷曲線時(shí),即認(rèn)為此時(shí)超出調(diào)峰裕度,需要棄風(fēng)。

        式中:Pwf為風(fēng)電預(yù)測出力;Pw為風(fēng)電可消納容量。

        2 電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)體系

        2.1 評價(jià)指標(biāo)定義

        定義4個(gè)評價(jià)指數(shù):

        βP為基于電網(wǎng)裝機(jī)的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù),表征了電網(wǎng)在不同裝機(jī)規(guī)模、不同電源結(jié)構(gòu)下的風(fēng)電消納能力。

        βS為基于電網(wǎng)規(guī)模的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù),表征了電網(wǎng)在不同輸變電規(guī)模、不同電能輸送能力下的風(fēng)電消納能力。

        βL為基于電網(wǎng)用電負(fù)荷的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù),表征了電網(wǎng)在不同負(fù)荷水平、不同負(fù)荷特性下的風(fēng)電消納能力。

        Ψ為電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性的綜合評價(jià)指數(shù),表征了電網(wǎng)綜合考慮裝機(jī)規(guī)模、電網(wǎng)輸送規(guī)模以及負(fù)荷水平后的總體風(fēng)電消納能力。

        2.2 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算模型

        2.2.1 基于電網(wǎng)裝機(jī)的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù)(βP)

        βP按下式計(jì)算:

        式中:PW為系統(tǒng)計(jì)算出的電網(wǎng)可接納風(fēng)電容量;PD為電網(wǎng)的等效裝機(jī)容量。

        各電網(wǎng)的裝機(jī)容量以及機(jī)組類型存在差異,機(jī)組類型的不同直接導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰能力的不同,因此定義電網(wǎng)的等效裝機(jī)容量PD。目前電網(wǎng)的機(jī)組類型從調(diào)峰角度主要分為:抽水蓄能機(jī)組、水電機(jī)組、燃油(汽)機(jī)組、燃煤機(jī)組、供熱機(jī)組、核電機(jī)組、聯(lián)絡(luò)線功率以及風(fēng)電機(jī)組。其中電網(wǎng)等效裝機(jī)容量計(jì)算主要考慮各種類型機(jī)組的調(diào)峰能力,風(fēng)電機(jī)組不參加計(jì)算,核電機(jī)組承擔(dān)基荷,聯(lián)絡(luò)線功率無調(diào)峰能力,也不參加計(jì)算。剩下的抽水蓄能機(jī)組、水電機(jī)組、燃油(氣)機(jī)組、燃煤機(jī)組、供熱機(jī)組參加電網(wǎng)等效裝機(jī)容量計(jì)算。抽水蓄能機(jī)組具有高峰時(shí)發(fā)電,低谷時(shí)抽水蓄能的特點(diǎn),因此調(diào)峰深度可達(dá)到裝機(jī)容量的200%;水電機(jī)組開機(jī)迅速靈活,調(diào)峰深度能達(dá)到裝機(jī)容量的100%;燃油(氣)機(jī)組調(diào)峰深度可達(dá)到裝機(jī)容量的70%;燃煤機(jī)組的調(diào)峰深度為裝機(jī)容量的50%;供熱機(jī)組調(diào)峰深度一般為裝機(jī)容量的20%。因此電網(wǎng)的等效裝機(jī)容量PD按下式進(jìn)行計(jì)算:

        式中:PC為電網(wǎng)內(nèi)抽水蓄能機(jī)組裝機(jī)容量;PS為電網(wǎng)內(nèi)水電機(jī)組裝機(jī)容量;PQ為電網(wǎng)內(nèi)燃油(氣)機(jī)組裝機(jī)容量;PM為電網(wǎng)內(nèi)燃煤機(jī)組裝機(jī)容量;PR為電網(wǎng)內(nèi)供熱機(jī)組裝機(jī)容量。

        由于目前電網(wǎng)內(nèi)抽水蓄能機(jī)組裝機(jī)容量較少,PD基本小于電網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際裝機(jī)容量。

        在電網(wǎng)等效裝機(jī)容量計(jì)算的基礎(chǔ)上,即可得到基于電網(wǎng)裝機(jī)的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù)(βP)。由于不同類型機(jī)組的調(diào)峰深度不同,一般計(jì)算出來的βP小于1。

        2.2.2 基于電網(wǎng)規(guī)模的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù)(βS)

        βS按下式計(jì)算:

        式中:PW為系統(tǒng)計(jì)算出的電網(wǎng)可接納風(fēng)電容量;SBR為電網(wǎng)的變電容量。

        這里SBR主要考慮風(fēng)電接入電網(wǎng)的變電容量,由于風(fēng)電場主要在35 kV及以上電壓等級接入,所以有下面計(jì)算公式:

        式中:S35、S110(66)、S220、S500(330)、S750為電網(wǎng) 35 kV 變電容量、110(66)kV變電容量、220 kV變電容量、500(330)kV變電容量、750 kV變電容量。

        在計(jì)算得到變電容量后,即可求得βS,通常計(jì)算出來的βS小于1。

        2.2.3 基于電網(wǎng)用電負(fù)荷的風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)指數(shù)(βL)

        βL按下式計(jì)算:

        式中:PW為系統(tǒng)計(jì)算出的電網(wǎng)可接納風(fēng)電容量;PLave為電網(wǎng)日平均負(fù)荷。

        2.2.4 電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性的綜合評價(jià)指數(shù)(Ψ)

        電網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模、用電負(fù)荷水平、電網(wǎng)規(guī)模是影響電網(wǎng)接納風(fēng)電的最主要因素,定義電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性的綜合評價(jià)指數(shù)(Ψ),從以上三個(gè)角度對電網(wǎng)接納風(fēng)電進(jìn)行整體、綜合評價(jià)。

        Ψ按下式計(jì)算:

        式中:Ψ為電網(wǎng)對風(fēng)電消納的適應(yīng)度評價(jià)指數(shù),介于[0,1]之間;a1、a2、a3可通過德爾菲法得到。

        3 風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)系統(tǒng)建立

        在建立了完整的電網(wǎng)對風(fēng)電消納能力適應(yīng)性評價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,可以建立評價(jià)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)風(fēng)電消納適應(yīng)性動(dòng)態(tài)評價(jià)功能。

        1)監(jiān)測功能模塊。主要包括兩個(gè)方面的監(jiān)測內(nèi)容,分別為風(fēng)電場側(cè)監(jiān)測指標(biāo)和電網(wǎng)側(cè)監(jiān)測指標(biāo)。風(fēng)電場側(cè)監(jiān)測指標(biāo)主要包括風(fēng)電裝機(jī)、上網(wǎng)電量、歷史最大風(fēng)電消納容量;電網(wǎng)側(cè)監(jiān)測指標(biāo)包括總裝機(jī)容量、開機(jī)方式、最大負(fù)荷以及電網(wǎng)運(yùn)行方式等數(shù)據(jù)。

        2)分析功能模塊。主要是從電網(wǎng)調(diào)峰能力出發(fā),計(jì)算電網(wǎng)可接納的風(fēng)電容量。具體包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、歷史數(shù)據(jù)分析、敏感性分析和預(yù)測分析。

        3)評價(jià)功能模塊。此模塊將綜合考慮影響電網(wǎng)接納風(fēng)電的多個(gè)因素,建立評價(jià)指標(biāo)模型,按照預(yù)定計(jì)算周期自動(dòng)計(jì)算各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo),通過與標(biāo)桿指標(biāo)對比,對電網(wǎng)接納風(fēng)電的適應(yīng)性進(jìn)行評價(jià),分析查找關(guān)鍵因素。

        4 結(jié)語

        通過對影響電網(wǎng)接納風(fēng)電的關(guān)鍵因素分析,建立一個(gè)完整的電網(wǎng)對風(fēng)電消納適應(yīng)性評價(jià)體系,能夠有效地對不同規(guī)模、不同特性的電網(wǎng)進(jìn)行風(fēng)電接納能力評價(jià),進(jìn)而改進(jìn)電網(wǎng)、促進(jìn)接納能力的提升。

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