风电出力波动性概述 田 茹 张东英 华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206） [摘 要] 风力发电作为目前技术最成熟、效率最高的可再生能源，在全球范围内迅速发展。然而，由于风电的随机波动特性，在并网的同时 也给电网带来了一系列的影响。本文将先从运行和规划的角度来分析不同时间尺度下，风电波动对电网造成的影响及相应的研究意义，然后 说明风电波动性的产生机理及研究现状，最后讨论波动性规律的一个应用—平抑波动。 [关键词] 风力发电；风电波动；功率波动；平抑波动 风力发电作为目前技术最成熟、效率最高的可再生能源，在全球范 目前，国内随机波动性的研究热点主要集中在对波动性规律的把握 围内迅速发展。 而，由于风电的随机波动特性，在并网的同时也给电 和建模上。而波动性建模是这一领域的核心问题，选择能准确反映波动 网带来了一系列的影响。本文将先从运行和规划的角度来分析不同时间 性规模的模型是关键。 尺度下，风电波动对电网造成的影响及相应的研究意义， 后说明风电 频域模型是目前波动性建模领域的一个研究热点，这是因为描述风 波动性的产生机理及研究现状，最后讨论波动性规律的一个应用—平抑 机位置和风机特性的大多是频域模型，采用频域模型可以更好地描述功 波动。 率波动产生的物理机理。频域模型的核心是功率谱密度PSD （Power 1 风电波动对电网造成的影响及研究意义 Spectrum Density）和时频转换。可以先建立以功率谱PSD 描述的频 1.1 对电网带造成的影响 域风速模型，得到频域功率，再反变换到时域。时频转换一般通过 里 1）从规划的角度来说，功率波动可能会使潮流分布更加复杂，不确 叶变换来实现。而对于风速功率谱PSD 的处理不同则可能形成不同的频 定因素会对电网原有的运行方式造成冲击。随着接入数量和规模的日益 域模型。除了频域模型外，主流的模型还有时域模型和基于马尔科夫链 。 ，对于 增大，在大规模互联电网中还会产生波及效应。影响系统短路容量等安 的状态转换模型 GA RCH 模型是一种 典的时域模型 A RCH 和 全约束，影响调峰、各种发电方式的组合方式及相应的成本、风电的价 GARCH 的数学表达式，在确定了阶数后，可以用相关函数的理论进行 值系数，进而影响风电的渗透率、风电场选址。比如，当风电装机容量 了时间序列的平稳性校验，并通过波动程度和聚集程度的指标，来说明 占电网容量的比例达到20%以上，电网的调峰能力和安全运行面临巨大 模型的预测能力。而对于基于马尔科夫链的状态转换模型来说，其核心 挑战。 思想是按波动的剧烈程度把功率划分为数个独立的状态。 2）从运行的角度来说，功率波动的影响具体有以下几个方面：影响 考虑风电波动物理问题，是提高波动性模型精度的一个有效方法。 注入线路的潮流和调度方案，具体地说，就是如何在传统以可控性电源 比如，可以采用了更加精确的风速模型，比较全面地考虑扰动的功率谱、 为主的调度格局下，在电源端加入大规模随机扰动因素；影响机组的静 不同积分风速之间的连贯性、不同风机转子叶片轮换采样的效应，并且 态稳定性、爬坡率，进而引起机组运行点的变化；选择一定运行风险下 在轮换采样中包括了扰动的空间变化和塔影效应。再比如，考虑 “尾流 的备用容量，即除了安排满足耗电量和网损的发电量外，还应留出额外 效应”对于风电场功率波动的影响。通俗地说，“尾流效应”就是，在 的备用容量以保证系统在一定概率下能够安全运行；有功波动会引起频 风的传播方向上，风力到达后面的机组时，因为与前面机组的作用而减 率偏移、