摘 要：風力發(fā)電有其自身的特點和規(guī)律，在當前世界范圍內(nèi)的新能源發(fā)展和節(jié)能減排的環(huán)保政策背景之下，我國的風力發(fā)電的接入電網(wǎng)規(guī)劃提上了議事日程，并以此規(guī)劃為前提，建構了風力發(fā)電場接入的電網(wǎng)規(guī)劃模型，在對相關指標的科學評價之下，使風力發(fā)電場的等效模型具有實用價值和功能。

關鍵詞：風力發(fā)電場；規(guī)劃；等效模型

隨著國際范圍內(nèi)的能源問題和環(huán)境問題日益突出，風能作為一種清潔能源、低碳綠色能源而被人們所關注。我國的風電裝機容量已經(jīng)超過千萬千瓦，未來的發(fā)展趨勢將會有更多的風電裝機容量，在這個趨勢預測前提下，在風電大規(guī)模接入電網(wǎng)的條件下，我國的電網(wǎng)工作要進行科學合理的統(tǒng)籌規(guī)劃，要在風電并網(wǎng)的思路下，合理地設計風力發(fā)電的規(guī)劃，并建構有效的等效模型，以實現(xiàn)對風能的最大化利用。

1 DFIG風力發(fā)電場的系統(tǒng)分析

風力發(fā)電以典型的可再生能源發(fā)電模式被不斷開發(fā)和應用，在電力電子技術不斷進步和成熟的條件下，背靠背變流器勵磁裝置的DFIG成為了風力發(fā)電場的主流機型，DFIG風力發(fā)電場系統(tǒng)目前研究的重點在于風電場系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及大型風電場的等值方法等，并在我國智能電網(wǎng)不斷推進的形勢下，以風力發(fā)電為主的分布式電源并網(wǎng)容量顯現(xiàn)出不斷增大的趨勢和傾向。本文以DFIG的數(shù)學等效模型為著眼點，探討DFIG發(fā)電場系統(tǒng)的等效模型，并對其加以改進，從而系統(tǒng)地驗證DFIG發(fā)電場系統(tǒng)的能力。

1.1 DFIG風力發(fā)電場的物理架構系統(tǒng)分析

在DFIG風力發(fā)電場的物理架構之中，其物理構件主要有風力機、發(fā)電機和雙向變流器，它采用類似于感應電動機結(jié)構和參數(shù)的雙饋發(fā)電機，這種雙饋式風力發(fā)電場的架構及功率分布，如下圖所示：

雙饋式風力發(fā)電場架構及功率分布圖

1.2 風力發(fā)電系統(tǒng)的模型

基于風力發(fā)電的規(guī)律及特點，可以建構風力發(fā)電模型，為風力發(fā)電接入電網(wǎng)規(guī)劃奠定基礎。

（1）風速模型

經(jīng)過大量的實測得出相關的實測數(shù)據(jù)，對這些實測數(shù)據(jù)加以分析可以得知，風速的變化近似服從于Weibull分布，由此可以得到概率密度函數(shù)，用公式可以表述為：

在上式中，c表示韋伯爾分布的尺度參數(shù)；k表示形狀參數(shù)。

（2）風力發(fā)電機組出力模型

風力發(fā)電機組的出力模型，主要涉及兩個概念，即：發(fā)電功率P和風速v，這兩者之間的關系可以用以下公式加以表述和描繪：

在上式之中，v主要表示風機輪轂部位的風速；Vet表示切入風速；V∞表示切出風速；Vt表示額定風速；Pt表示風機額定輸出功率。

2 風力發(fā)電接入網(wǎng)規(guī)劃相關指標分析

2.1 風力發(fā)電利用指標

為了開發(fā)我國的新能源，電網(wǎng)企業(yè)要將風電進行全額收購，為了充分體現(xiàn)出風力發(fā)電網(wǎng)絡的輸送性能，可以運用風力發(fā)電利用指標加以描繪和表示：

Q=F/P

在上式之中，F(xiàn)代表風力發(fā)電場實際負荷狀態(tài)下的出力數(shù)據(jù)；P代表風力發(fā)電場的可出力數(shù)據(jù)?？紤]到風力發(fā)電場出力數(shù)據(jù)與風速的分段關系，可以運用函數(shù)變量公式，對風力發(fā)電出力的期望值，進行計算，其計算公式為：

E[f（x，ξ）]=Σθf（x，ξ）

在上式之中，x代表風力發(fā)電場規(guī)劃方案；ξ代表風速的隨機變量；f（x，ξ）是目標函數(shù)，它代表風力發(fā)電場出力；θ代表變量ξ的分布函數(shù)。

2.2 風力發(fā)電綜合指標

在風力發(fā)電接入網(wǎng)的規(guī)劃之中，存在風力發(fā)電最大化利用和最小化建設成本之間的矛盾沖突，因而，可以建構風力發(fā)電綜合指標，其公式可以表達為：

Z=CQ/L

在上述公式之中，Q代表風力發(fā)電利用指標；L代表風力發(fā)電建設成本；C代表系數(shù)。

3 風力發(fā)電場并網(wǎng)規(guī)劃模型構建

3.1 能源法視角下的傳統(tǒng)確定性規(guī)劃模型

如果在模型構建時不考慮風力發(fā)電的隨機性，而是按照最大出力的規(guī)劃原則，在確保電力安全傳輸?shù)那疤嵯?，力求建設成本最低，則可以構建如下風力發(fā)電場規(guī)劃模型：

在上述公式之中，我們可以看到，minf（x）表示風力發(fā)電的建設最小成本；gj（x）≤0表示風力發(fā)電場的約束條件。

3.2 風力發(fā)電出力的隨機性規(guī)劃模型

考慮到風力發(fā)電存在隨機變化的狀態(tài)，傳統(tǒng)的、確定性的公式已經(jīng)無法真實表達風力發(fā)電場的實時狀態(tài)，因而，需要在風力發(fā)電場的規(guī)劃模型中，將出力隨機變化值納入到公式之中。具體表達如下：

在上述公式之中，ξ表示風力發(fā)電出力的隨機變量；minf（x，ξ）代表風力發(fā)電場最小建設成本；gj（x，ξ）≤0代表風力發(fā)電線路的約束條件。

3.3 風力發(fā)電場的機會約束規(guī)劃模型

這是在考慮約束條件中涵蓋有隨機變量的條件下，基于機會約束規(guī)劃，而構建的風力發(fā)電場規(guī)劃模型，可以用如下公式加以表達：

在上式之中，ξ表示風力發(fā)電場出力的隨機變量；f（x，ξ）表示兼顧經(jīng)濟性指標E、風電利用指標 Q；maxf（x，ξ）代表最大化綜合指標；gj（x，ξ）≤0代表線路約束條件。

參考文獻

[1]蘭宏光.變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤研究[D].沈陽建筑大學，2013.

[2]王沐晗.基于LabVIEW的風電機組仿真研究[D].華北電力大學，2012.

（作者單位：中廣核風電有限公司內(nèi)蒙古分公司）