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基于调峰约束的风电接纳能力分析，硕士学位论文，共72页。
摘要
进入21世纪以来,随着能源的日趋枯竭以及环境问题日益突出,能源的可持续性面临巨大挑战,大力发展可再生能源成为人类的必然选择。风力发电是当今世界增长最快的可再生能源发电方式,我国的风力发电近几年得到了迅猛的发展,风电装机容量逐年提高,我国以及欧美许多国家均提出了宏大的风电发展规划目标。由于风电具有较强的随机性和波动性,大规模风电并网会对电力系统的安全、稳定运行以及电能质量带来严峻挑战,从而限制风力发电的发展规模。我国电源结构以燃煤火电为主,调峰电源较为匮乏。风电大规模并网加剧了匮乏程度,使调峰问题凸显。风电装机容量快速增长与调峰问题引起的风电接入困难的矛盾越来越严重。如何有效评估未来电网的风电接纳能力已成为宏观决策部门和风电企业都_常关心的问题。为了量化分析大规模风电对电网调峰影响,建立一种以调峰能力为约束的风电接纳能力计算方法,本文主要研究工作如下:
(1)风电功率波动特性分析。风电特性统计分析是风电并网研究的基础工作。首先,根据我国国内某地区的实测电网数据对基于NASA地球观测数据库的区域风电功率计算分析方法进行验证。然后,对烟台电网几个主要的风电装机地区的风电功率波动率和风电最大出力的时空分布特性进行分析。最后,对地区电网风电功率的汇聚效应进行统计分析,为电网规划风电提供科学依据。
(2)研究地区电网风电接入对电网的备用需求和调峰能力的影响。为了定量研究风电并网对电力系统的可靠性和备用配置影响,本文基于全概率公式给出了一种风电并网后的电力系统备用计算模型。在充分考虑负荷预测误差、机组随机故障、风电功率预测误差的前提下,为含不同风电入网容量的电力系统调度提供了备用量化指标。在此基础上,以RTS-96测试系统为例,验证了本文所提方法的可行性,计算了风电接入前后系统所需备用容量的变化。
(3)给出了基于电网调峰约束的风电接纳能力计算方法,分析了调峰能力对风电接纳能力的影响。分析了山东电网电源的调峰特性,以此为依据计算山东电网2012年不同季节典型日的风电接纳能力。研究了风电与抽水蓄能电站协调运行及联络线功率调整参与调峰对风电的接纳能力的影响。
最后,考虑风电功率的汇聚效应以后,给出山东电网2012年电网接纳风电能力。
关键词:风电;波动特性;备用容量;调峰约束;抽水蓄能

第一章绪论
1.1课题的背景与意义
随着能源与环境问题的日益突出,风电以其安全、环保、取之不尽用之不竭、节省常规能源等优势而处于迅速发展阶段,已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。2012年,中国风电并网总量达到6083万千瓦,发电量达到1004亿千瓦时。在去年年初召开的全国能源工作会议上,中国政府明确2013年新增风电装机容量要达到1800万千瓦。预计到2020年,我国风电的累计装机将在200GW—300GW之间。到2030年,累计装机可能超过400GW。届时,风电将占全国发电量的8. 4%左右,在电源结构中约占15%。虽然中国风电发展势头良好,然而,纵观近几年,并网和消纳不畅问题已经成为制约中国风电健康、持续发展的重大挑战。
其中,弃风问题尤其严峻。据不完全统计,2011年中国风电“弃风”比例超过12%,相当于330万吨标煤的损失。2012年全国弃风电量约200亿千瓦时,是2011年弃风量100亿千瓦时的一倍,全国风电平均利用小时数继续下降,并网和消纳不畅问题已成为制约中国风电健康、持续发展的重大挑战。
造成弃风的原因一方面是风电场的规划与电网的规划在某种程度上出现了不协调。为此,在制定风电发展规划时,需要充分了解电网的风电接纳能力,合理确定风电装机容量。另一个方面是风电本身具有不确定性、间歇性,它的运行需要电网做好配合,即做好调峰工作。风电机组的有功出力主要取决于风速,风速的随机变化导致了风电功率具有随机性和波动性,大规模风电接入电网时,其功率波动超过电网的调节能力就会造成弃风。为有效维持电网功率平衡,需建立风电功率的评估体系。此外,相对于传统电网,风电并网发电的电力网电源侧是随机波动的,当随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间出现供需不平衡将会引起电网频率改变。国内外对风电并网已经进行了多方面的研究。主要归纳为:(1)风电功率波动特性分析;(2)风电接入能力研究;(3)电网一次调频特性研究及控制策略优化。
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