蔡 舒

（內蒙古電力經(jīng)濟技術研究院，內蒙古 呼和浩特 010020）

風力發(fā)電歸屬于可再生能源發(fā)電方式的范疇，這種發(fā)電方式在近些年獲得了越來越廣泛的應用。隨著風電技術的發(fā)展，裝機容量不斷增大，雖然這在一定程度上解決了電能的供應問題，但由于風力發(fā)電所具有的不確定性，如果大規(guī)模接入，會對電網(wǎng)規(guī)劃造成影響。鑒于此，文章就考慮風力發(fā)電接入的電網(wǎng)規(guī)劃進行研究。

1 風力發(fā)電接入對電網(wǎng)規(guī)劃的影響

風力發(fā)電是風能轉換為電能的過程，由于風能具有變化性的特點，從而使得風力發(fā)電機組的出力具有了隨機性和不確定性的特點。當風力發(fā)電機組接入電網(wǎng)時，這種隨機和不確定的特性將會對電網(wǎng)的運行可靠性造成一定程度的影響，具體而言，在電網(wǎng)規(guī)劃時，需要更多的備用容量和常規(guī)機組啟停次數(shù)，才能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行的要求。由于季節(jié)和晝夜均會對風力發(fā)電機組的出力造成影響，從而增大了機組的調節(jié)和控制難度，當風電接入電網(wǎng)時，會使等效負荷峰谷差進一步增大。同時，由于大部分風電場的所在地都距離負荷中心較遠，加之網(wǎng)架比較脆弱，使得風電接入電網(wǎng)后，現(xiàn)有的網(wǎng)架結構無法滿足安全、穩(wěn)定運行的要求。

風電接入對電網(wǎng)規(guī)劃的影響主要體現(xiàn)在如下幾個方面：其一，風電的出力特點使其在并入電網(wǎng)之后，會導致系統(tǒng)的運行可靠性下降，這就要求在電網(wǎng)規(guī)劃時，要加入更多的備用容量，致使電網(wǎng)的規(guī)劃難度增大；其二，因風速的變化具有無規(guī)律的特點，從而使得風電的出力存在波動性，它的接入會使電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性有所下降，甚至會造成電壓和頻率失穩(wěn)的情況，所以在電網(wǎng)規(guī)劃時，需要充分考慮風電并網(wǎng)后，對電壓和頻率的影響；其三，當電網(wǎng)的用電負荷處于相對較低的狀態(tài)時，若接入容量過大的風電，則需要停運部分常規(guī)發(fā)電機組，以滿足調峰的需要，所以在電網(wǎng)規(guī)劃時，需要考慮風電對調峰造成的負面影響；其四，在對電網(wǎng)進行規(guī)劃時，需要考慮一些不確定的因素，如電源的投資成本、負荷的增長速度等等，而風電的接入會使這些不確定的因素變得更加復雜。

2 風力發(fā)電接入的電網(wǎng)規(guī)劃策略

（1）考慮風電綜合系數(shù)。在風電接入的電網(wǎng)規(guī)劃中，需要考慮如何在有限的規(guī)劃成本內，實現(xiàn)風電利用效率最大化的目標，并盡可能減輕風電接入對電網(wǎng)規(guī)劃的影響。鑒于此，在電網(wǎng)規(guī)劃時，應充分考慮風電綜合系數(shù)，這是一項技術指標，主要由以下兩個部分構成：一部分是線路建設成本，另一部分是風電利用效率，該指標能夠如實反映出兩個部分之間的關系。下面提出三種規(guī)劃模型，為電網(wǎng)規(guī)劃方案的決策提供參考。第一種規(guī)劃模型是以風電綜合系數(shù)作為目標函數(shù)，構建模型的最終目標是實現(xiàn)最大化的風電綜合系數(shù)，可將功率平衡、線路潮流及風力發(fā)電機組的出力上下限作為約束條件；第二種模型是將風電綜合系數(shù)轉化為線路投資的年均收益率，以最小化線路投資作為目標函數(shù)，約束條件與第一種模型的約束條件相同；第三種模型是以風電利用效率最大化作為目標函數(shù)，通過對線路選擇進行分段優(yōu)化，找出對風電利用效率增長最有利的線路，再進行求解確定出最大值。當電網(wǎng)規(guī)劃追求資金利用效率時，可選擇第一種模型；當存在資金約束和收益率要求時，可以選擇第二種模型；如果追求最大化風電接納效果，則可選用第三種模型。

（2）考慮需求側資源。在對電網(wǎng)進行規(guī)劃的過程中，需求側資源是一個應當予以充分考慮的因素，由此能夠減少高峰時段電力負荷給電網(wǎng)帶來的壓力，有助于供電可靠性的提升。站在用戶的角度上講，可使電力消耗有所降低，電費會隨之減少，有利于經(jīng)濟效益的提高。在考慮需求側資源的前提下，可將目標函數(shù)確定為最小化的規(guī)劃成本，然后通過遺傳算法對規(guī)劃模型進行求解。此外，為使需求側資源得到最大限度的利用，可采取措施：其一，對電力用戶的生產(chǎn)安排進行優(yōu)化，以工業(yè)企業(yè)為例，其用電負荷通常集中在某些特定的時間段，并且時間固定，對此，可通過改變生產(chǎn)周期的方法，對用電負荷進行轉移；其二，對設備進行更換，可將一些能耗較高的設備更換成節(jié)能設備；其三，加大節(jié)電管理力度，提高人們的節(jié)電意識。

（3）考慮儲能系統(tǒng)。在有較大規(guī)模風力發(fā)電接入的情況下進行電網(wǎng)規(guī)劃時，應當對儲能系統(tǒng)予以考慮，可以通過該系統(tǒng)的運用，對瞬時風電功率輸出進行吸收，借此來平滑風電場的功率輸出。實踐表明，儲能系統(tǒng)最為顯著的作用是可以有效減少風電瞬時高功率的輸出，同時儲能系統(tǒng)的配置，還能使輸電線路的建設成本有所減少。在對考慮儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃模型進行求解時，需要確定儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的建設位置及系統(tǒng)的容量。為使確定過程得以簡化，可對儲能系統(tǒng)進行編碼，這樣一來，便可直接采用遺傳算法進行求解。

3 結語

總而言之，在當前的形勢下，對電網(wǎng)進行規(guī)劃時，必須全面分析風電接入對電網(wǎng)運行帶來的種種影響，并從風電綜合系數(shù)、需求側資源、儲能系統(tǒng)等方面進行考慮，確定電網(wǎng)規(guī)劃的最佳決策方案，使風電得到最大限度利用的同時，減輕對電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的影響。

［1］旺管霖，陳沛東，李峰，等.近海風電場接入城市電網(wǎng)規(guī)劃原則［J］.電網(wǎng)技術，2015，（8）：121-122.