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依据上述要求,在电网频率越上限时,切除风电机组,快速降低风电场有功功率,确保系统频率的稳定性,从而产生调频层面的弃风电量。
现有文献[2,3]从机组组合或机组运行状态分类角度分别提出了风电场有功功率控制策略,保证风电场有功功率控制的平稳性。文献[4,5]在分析风电弃风机理的基础上,从电网的角度研究了输电能力不足对系统弃风的影响。文献[6-8]基于电网调峰能力提出了分析电网弃风情况评估方法。文献[9,10]研究了风电接入对系统频率的影响,并提出相应的调频策略。但以上文献均未提及调频层面弃风电量的估算。
因此,所提的调频层面的弃风电量估算方法,分析了风电场弃风与系统一次调频运行之间的相互作用机理,实现了规划和运行这两方面问题的耦合,是对现有考虑风电接入下系统运行理论和规划理论的有效补充和完善。
首先给出了计算各节点风电机组有功功率调频灵敏度的数学模型;其次推导了频率越限过渡时间与负荷功率变化量的数学关系式,并设置调频事件场景,选取出现弃风的调频困难典型时段;然后,并利用蒙特卡洛法计算每种功率偏差事件在不同典型时段出现的概率,结合系统可调容量,估算调频层面的全年规划方案弃风电量。
最后,结合Dig SILENT/PowerFactory软件,构建含风电场的某区域2020年规划电网仿真算例,依据提出的风电机组切机策略,实现对含风电场的电力系统频率的有效控制,并给出调频弃风电量的计算结果。
结论
调频层面弃风考虑的是风电的分钟级波动,相比较调峰层面有更多的不确定性,波动性和预测误差更大。通过联合DIgSILENT/PowerFactory软件,仿真模拟基于切机灵敏度的弃风调频过程,给出频率越限过渡时间,进而提出调频层面全年弃风电量的估算方法,并以我国某区域2020年规划电网为算例,计算了全年调频层面弃风电量及其占全年弃风电量的比例。
算例结果表明全年调频层面弃风电量对全年总体弃风电量影响较大。虽然2020年该区域主网规划了多条大容量长距离的外送线路,其中包含了多条特高压交直流线路,从一定程度上很好的解决了2020年大规模风电的消纳问题,但是全年调频层面弃风电量评估方法和基于调频灵敏度切除风机策略仍然有助于合理配置系统的调频容量,从而将整体的风电消纳提高到一个较为合理的规模,可以为解决风电接入后电力系统规划和运行的耦合问题提供一定的借鉴和参考。
另外,所提的调频层面弃风电量估算方法对风电调频弃风问题只是做了些探索性的、初步的研究工作,尚有很多问题有待进一步深入研究。
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