朱云鵬

摘要：電氣剖分原理為風(fēng)電系統(tǒng)提供了新的調(diào)度方法。這一方法首先解決了找出與風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)系緊密的常規(guī)機(jī)組，并利用這些機(jī)組來(lái)調(diào)整風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率以及解決風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率容易波動(dòng)而造成功率損失的問(wèn)題。文章敘述了傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法的弊端、具體的調(diào)度方法以及應(yīng)用的行業(yè)前景，旨在為相關(guān)人士提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：電氣剖分原理；風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度

現(xiàn)階段，環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)已經(jīng)成為世界性的資源利用問(wèn)題，這就使得風(fēng)力發(fā)電技術(shù)獲得了發(fā)展的重要契機(jī)。然而這一技術(shù)的提高因風(fēng)能的不確定性存在著不同程度的困難，尤其是輸出功率的頻繁變動(dòng)問(wèn)題。

一、傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法的弊端

（一）預(yù)測(cè)水平不夠

傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)的調(diào)度方法是通過(guò)數(shù)字優(yōu)化手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此手段的應(yīng)用基礎(chǔ)是預(yù)測(cè)電源負(fù)荷的可靠性。在傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)內(nèi)存在風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，其預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的水平達(dá)不到工程建設(shè)的水平，這就意味著傳統(tǒng)的風(fēng)電系統(tǒng)的調(diào)度方法難以制定發(fā)電計(jì)劃。相關(guān)學(xué)者將傳統(tǒng)的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化了風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃的選擇以及經(jīng)濟(jì)調(diào)度的算法。雖然這些算法在一定程度上改善了傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)的局限性，但風(fēng)電并網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃和經(jīng)濟(jì)調(diào)度仍處于對(duì)負(fù)荷和風(fēng)速的預(yù)測(cè)。相關(guān)學(xué)者表示只有研究隨機(jī)的自動(dòng)發(fā)電控制算法和發(fā)電計(jì)劃算法才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的間歇性和隨機(jī)性。

（二）較為注重?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算

在傳統(tǒng)的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法中明確源流之間的關(guān)系，并把這種關(guān)系應(yīng)用到某電源中。從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)某種路徑向某負(fù)荷供電或者是某負(fù)荷通過(guò)某種路徑從某電源吸收功率。這樣一來(lái)就可以確定功率缺失的具體路徑和缺失位置，不僅有效的調(diào)整了相關(guān)機(jī)組的輸出功率還減小了AGC容量補(bǔ)償?shù)膶?shí)際功率偏差。還有相關(guān)學(xué)者提出了多種潮流追蹤方法，以此來(lái)獲取風(fēng)電系統(tǒng)的潮流分布情況和相關(guān)的靈敏度系數(shù)。然而這些方法雖然在很大程度上簡(jiǎn)化了電力網(wǎng)絡(luò)原理的約束性，實(shí)現(xiàn)了大范圍比例分?jǐn)傇瓌t，但較為注重?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算方法的應(yīng)用。因而，相關(guān)學(xué)者提出了電氣剖分原理。此原理是從物理的角度揭示了電力網(wǎng)絡(luò)中的源流路徑，并且遵循了基本的電氣規(guī)律。

二、基于電氣剖分原理的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法

綜上所述，相關(guān)學(xué)者提出了利用電氣剖分原理來(lái)進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)的調(diào)度。這種方法通過(guò)電氣剖分原理對(duì)供電負(fù)荷與風(fēng)電機(jī)組之間輸電線路進(jìn)行調(diào)度，從而獲得了具體路徑的使用信息數(shù)據(jù)。并利用所獲得的信息數(shù)據(jù)對(duì)常規(guī)機(jī)組的功率進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組功率波動(dòng)而出現(xiàn)的功率不平衡量情況。以下內(nèi)容闡述了風(fēng)電系統(tǒng)的超短時(shí)在線調(diào)度計(jì)劃和在線調(diào)度計(jì)劃之間的調(diào)整方法，通過(guò)對(duì)其的驗(yàn)證來(lái)說(shuō)明其益處。

（一）電氣剖分主要應(yīng)用原理

相關(guān)學(xué)者提出了電氣剖分原理，從物理的角度揭示了電力網(wǎng)絡(luò)中的源流路徑。電氣剖分原理所遵循的科學(xué)規(guī)律有歐姆定律、能量守恒定律、朗日萬(wàn)定律以及吉爾霍夫電壓和電流定律。利用電氣剖分原理所得出的拓?fù)浜蛥?shù)都具備恒定性。如：剖分子支路的電抗并聯(lián)值和電阻與原支路的電抗并聯(lián)值和電阻相同，這是其中一種。還有一種結(jié)果是各個(gè)剖分子網(wǎng)絡(luò)必須是原網(wǎng)絡(luò)的一部分，不能新增其他的網(wǎng)絡(luò)。而且剖分子支路上的功率或者是能量性質(zhì)應(yīng)保持原支路的參數(shù)。最后一種結(jié)果是剖分子支路上的電壓和電流分量應(yīng)與原支路的節(jié)點(diǎn)電流和電壓的分量保持一定的相位關(guān)系和幅值。

（二）電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度中的實(shí)際應(yīng)用

1.研究思路：

電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法主要應(yīng)用于在線調(diào)度和超短時(shí)在線調(diào)度，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

2.建立源流路徑集

利用電氣剖分原理的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)控。具體操作為對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行剖分，并建立起源流路徑集合。路徑集合是指風(fēng)電場(chǎng)、主要關(guān)聯(lián)機(jī)組、主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷以及次要關(guān)聯(lián)機(jī)組和次要關(guān)聯(lián)負(fù)荷，還有剖分線路阻抗、剖分路徑以及剖分線路功率。風(fēng)電場(chǎng)與主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷采用直接相連，其中風(fēng)電場(chǎng)提供的功能是功率；主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷與主要關(guān)聯(lián)機(jī)組機(jī)組相連，其功能是對(duì)其供電但不包括風(fēng)電場(chǎng)在內(nèi)。次要關(guān)聯(lián)負(fù)荷與主要關(guān)聯(lián)機(jī)組進(jìn)行相連并不與風(fēng)電場(chǎng)連接。次要關(guān)聯(lián)負(fù)荷與次要關(guān)聯(lián)機(jī)組相連的功能是對(duì)其進(jìn)行供電但不包括主要關(guān)聯(lián)機(jī)組。

3.確定偏差風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)

通過(guò)電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法來(lái)預(yù)測(cè)在線信息數(shù)據(jù)和超短時(shí)預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)，并將這兩個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比以找出風(fēng)電場(chǎng)偏差的節(jié)點(diǎn)。這樣就可以根據(jù)此節(jié)點(diǎn)在源流路徑集合中進(jìn)行篩選，從而找出受風(fēng)電場(chǎng)偏差影響最大的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和相關(guān)電源，也就是指主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷和主要管理機(jī)組。然后，再利用電氣剖分調(diào)整辦法對(duì)主要關(guān)聯(lián)機(jī)組的輸出功率做出調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的功率傳輸平衡。

4.求解過(guò)程

首先，利用潮流數(shù)學(xué)計(jì)算方法得到風(fēng)電系統(tǒng)的初始運(yùn)行狀態(tài)。其次，將利用電氣剖分原理所獲得的信息數(shù)據(jù)與源流路徑進(jìn)行結(jié)合。然后，再將風(fēng)電場(chǎng)在線預(yù)測(cè)的信息數(shù)據(jù)與超短時(shí)預(yù)測(cè)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并得出結(jié)論。根據(jù)分析對(duì)比結(jié)果所確定的節(jié)點(diǎn)在源流路徑幾何中找到主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷，并得出相關(guān)負(fù)荷的功率變化數(shù)據(jù)。按照功率變化的數(shù)據(jù)能夠確定主要關(guān)聯(lián)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，就可以結(jié)合相關(guān)約束在系統(tǒng)路徑集合中找出主要關(guān)聯(lián)機(jī)組。由此就可根據(jù)功率的平衡原理以及各個(gè)負(fù)荷功率的需求變化量來(lái)確定各個(gè)電源的初始值。最后利用電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度來(lái)不停的更新各個(gè)電源值，進(jìn)而找到網(wǎng)絡(luò)耗損情況最小的運(yùn)行方案來(lái)進(jìn)行功率輸出。

三、電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度中的應(yīng)用前景

電氣剖分原理的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法可以確定負(fù)荷和電源之間的供電關(guān)系。確定了這兩者之間的關(guān)系才能進(jìn)行主要關(guān)聯(lián)機(jī)組的確定，并把風(fēng)電系統(tǒng)的相關(guān)約束結(jié)合起來(lái)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電源的出力情況進(jìn)行調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的有效調(diào)度。筆者所提出的方法能夠?qū)㈦姎饩W(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行分塊、分區(qū)域，這在很大程度上降低了解決難度。此外，基于電氣剖分原理的風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度方法還能夠準(zhǔn)確地對(duì)與風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)系緊密的主要關(guān)聯(lián)機(jī)組進(jìn)行控制和調(diào)整，并通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤的辦法來(lái)解決由風(fēng)電場(chǎng)引起的功率缺失問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程不斷加快，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題和能源利用情況越來(lái)越受到更多人的關(guān)注。本文分析了電氣剖分主要應(yīng)用原理以及電氣剖分原理在風(fēng)電系統(tǒng)調(diào)度中的實(shí)際應(yīng)用方法。其中應(yīng)用方法包括建立源流路徑集、確定偏差風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)等，都是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能進(jìn)行合理性應(yīng)用的重要辦法。

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