劉　洋，王聰穎，陳瑾平,姚愷豐,楊雪瑞

(1.國家電網公司東北電力調控分中心，遼寧　沈陽　110018； 2.中國能源建設集團遼寧電力勘測設計院，遼寧　沈陽　110180)

近年來，某電網的頻率合格率指標一直為100%，沒有發(fā)生頻率越限的事故。但通過對比發(fā)現，頻率在0.05 Hz左右的波動幅度和頻數較以前有所增加，為了分析其中的原因，本文從某年份的實際運行天數中隨機選取63天頻率越限0.05 Hz頻率的百分比樣本進行統(tǒng)計，再根據運行經驗，選取這些天的全網風電發(fā)電情況、直調水電發(fā)電及備用情況、聯絡線波動情況等可能對頻率造成影響的因素進行分析，確認頻率波動的影響因素及各因素的影響程度。最后根據分析結果討論提高電網頻率穩(wěn)定的方法。

SPSS是一款在數據處理和分析方面有著強大功能的軟件，本文利用SPSS軟件對樣本進行相關性和多元線性回歸分析[1]。

1　樣本總體分析

首先對樣本進行描述性統(tǒng)計，見表1。

在63天的數據樣本中，“頻率越0.05 Hz百分比”的均值為23.85，反映其偏離程度的標準差為10.66%；全網風電發(fā)電量的均值及標準差分別為49 954,19 503(離散程度較大)，其極大值、極小值相差較大，可見樣本涵蓋了風電多發(fā)及少發(fā)的各種情況，觀察其他指標，可以看出樣本涵蓋了系統(tǒng)實際運行出現的各種情況，具有很高的代表性。

表1　樣本的描述性統(tǒng)計

在對數據進行統(tǒng)計之前，首先對樣本進行檢驗，查看樣本的分布情況，見表2、圖1。

從圖1中可以看出，樣本中多個變量符合正態(tài)分布，可以進行多變量的相關性分析和多元線性回歸分析。

表2　樣本分布情況

圖1　頻率越0.05 Hz百分比分布情況

1.1　相關性分析

先對樣本的相關性進行分析，初步明確各變量之間的統(tǒng)計關系。

繪制散點圖是相關分析過程中極為常用且非常直觀的分析方式，通過觀察散點圖能夠直觀發(fā)現變量間的統(tǒng)計關系以及強弱程度，見圖2。

圖2　各變量的相關性散點圖矩陣

通過對散點圖進行觀察，可初步判斷出全網風電發(fā)電量、直調水電備用情況、聯絡線波動3個變量對頻率越0.05 Hz百分比存在相關性，而聯絡線波動情況對該變量的影響較小。

為了精確反映出變量之間的統(tǒng)計關系，對樣本進行pearson相關性檢驗，該檢驗得出的相關系數能夠用于度量兩變量之間的線性關系，見表3。

為了使結果更加直觀，將檢驗結果繪制成柱狀圖，見圖3。

表3　變量相關性pearson檢驗表

圖3　各變量對頻率越0.05 Hz百分比情況的相關程度

可見，全網風電發(fā)電量對“頻率越0.05 Hz百分比”的影響情況最顯著，影響程度約占40%，而水電發(fā)電量和聯絡線罰款情況對“頻率越0.05 Hz百分比”呈現出反向的影響。

1.2　回歸分析

相關分析和回歸分析都是分析客觀事物之間相關性的分析方法，而回歸分析側重于考察變量間的數量變化規(guī)律[2]，并通過回歸方程的形式描述和反映這種關系。這里利用spss多元線性回歸中的逐步法[2]。

由表4可知，模型2的調整R2=0.273，從數學角度看，擬合效果一般，但因各行業(yè)存在差異，對擬合效果的判斷還需要根據本行業(yè)數據統(tǒng)計情況而定。經D-W界值表可知，dL=1.39<1.45，殘差基本獨立，但因殘差接近臨界值，無法得出十分確定的結論。

對擬合回歸模型進行檢驗，F=12.620，Sig.≤0.05，認為可建立擬合回歸模型，見表5。

經共線性檢驗，容差(容許度)大于0.1，VIF(方差膨脹因子)低于5，可認為多重共線性不嚴重，見表6。

表4　回歸分析模型匯總表

注：a.預測變量: (常量), 全網風電發(fā)電量；b. 預測變量: (常量), 全網風電發(fā)電量, 直調水電備用情況；c. 因變量: 頻率越0.05 Hz百分比。

表5　方差分析

注：a.因變量: 頻率越0.05 Hz百分比；b. 預測變量: (常量), 全網風電發(fā)電量；c. 預測變量: (常量), 全網風電發(fā)電量, 直調水電備用情況。

表6　回歸系數

對回歸系數進行檢驗，全網風電發(fā)電量和直調水電備用情況與頻率的波動存在統(tǒng)計學意義。

2　仿真分析

基于2016年某電網數據模型，冬季低谷負荷期間，通過1臺600 MW火電機組快速調節(jié)汽門對電網進行有功功率擾動，機組有功出力見圖4，分別觀察①風電多發(fā)；②風電少發(fā)，火電多發(fā)；③風電少發(fā)，水電多發(fā)3種方式下電網頻率的影響，頻率響應曲線見圖5。

圖4　機組出力擾動

圖5　3種方式下頻率響應曲線

通過對電網頻率仿真分析，可以看出水電多發(fā)且留有旋轉備用的情況電網頻率特性明顯優(yōu)于風電多發(fā)的方式，驗證了統(tǒng)計方法對頻率偏差原因分析的正確性。

3　建議

分析認為，系統(tǒng)頻率的波動主要受風電發(fā)電及水電備用情況的影響。在多接納清潔的同時，可采取以下調度措施提高系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。

加強對風光水火聯合運行電網的研究[3]，優(yōu)化安排水電機組運行以提高水電機組旋轉備用。實現了多電源、多時間尺度、多目標的日內聯合持續(xù)優(yōu)化調度模式。

從發(fā)電機組的功能設置、響應能力、性能達標等方面繼續(xù)推進一次調頻、AGC技術水平以提高頻率穩(wěn)定性。有功不平衡時(大負荷突然并網，機組甩負荷等)，頻率通常在3～10 s內就能達到極值，而能在秒級內及時作用的只有一次調頻，其容量來源于并列運行的發(fā)電機組和負荷，火電機組通過一次調頻能在15 s內改變其有功輸出的3%～5%，可見一次調頻對抑制快速干擾起積極作用[4]

提高風電自動控制水平。傳統(tǒng)的風電機組逆變器響應速度快、幾乎沒有轉動慣量、難以參與電網調節(jié)[5-6]，為了快速有效調節(jié)電網頻率的變化，必

須使風電機組具備類似常規(guī)火電機組的頻率響應特性及頻率控制能力[7]。

加強對網省間聯絡線CPS的控制，對提高電網頻率的穩(wěn)定性有積極的作用。

隨著電網結構逐漸增強，數據量逐漸增多，一些問題或現象可能由多個因素共同作用，本文探討了利用統(tǒng)計方法和統(tǒng)計軟件可以方便、快速地對數據進行分析，找出數據之間的相關性及相關程度，為深入分析做基礎。