CN102255337A - 一种电网接纳风电场能力的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了风电技术领域中的一种电网接纳风电场能力的计算方法。本发明根据风电场输出功率的日功率输出曲线得到由风速引起的风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值，然后获取本地电网的热备用容量百分数、为考虑风电场功率输出波动性因素而由电网提供的热备用容量系数和电网最大发电负荷；最后求得电网接纳风电场能力。本发明方法求解过程简捷，适应性强，便于实际工程应用，有利于电网规划阶段估算风电并网准入容量。

Description

一种电网接纳风电场能力的计算方法

技术领域

本发明属于风电技术领域，尤其涉及一种电网接纳风电场能力的计算方法。

背景技术

风电场的输出功率受风资源的影响非常明显，具有随机性、波动性和间歇性的特点，当风速剧烈变化时，风电场的接入会影响电网的正常运行。因此，需要在风电场的建设规划过程中合理地确定对应电网接纳风电场的能力，实现本地电网(风电场所接入的电网)的可靠、优质、经济运行。现有研究中关于确定本地电网接纳风电场能力的主要约束条件包括：本地电网的装机容量、负荷特性、电网结构、调度水平、常规机组的调节裕度、***的运行计划、电能质量控制指标及***的稳定性等。由于本地电网接纳风电场能力的计算涉及的限制因素较多，求解过程非常复杂，所以一般只考虑主要方面的约束因素。目前考虑较多的为电能质量指标和***的稳定约束。

由于风电场的出力特性，风电场输出功率将在较大的范围内快速波动，对电网的安全、稳定、经济运行造成影响，这就要求风电场所接入的电网提供一定的热备用容量来补偿风电场出力的波动。在实际工程应用中需要一种用于确定考虑电网备用容量的电网接纳风电场能力的适用算法和计算公式。

发明内容

针对上述背景技术中提到的电网接纳风电场能力的计算由于限制因素多而求解过程复杂的不足，本发明提出了一种电网接纳风电场能力的计算方法。

本发明的技术方案是，一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：根据风电场输出功率的日功率输出曲线得到由风速引起的风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

步骤2：获取本地电网的热备用容量百分数、由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数和电网最大发电负荷；

步骤3：在步骤1和步骤2的基础上求得电网接纳风电场的能力。

所述电网接纳风电场的能力通过绝对表达式和/或相对表达式计算。

所述电网接纳风电场的能力的绝对表达式为：

$E=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×P_L^M$

其中：

E为电网接纳风电场的能力；

μ为由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数；

r为本地电网的热备用容量百分数；

d为风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

为本地电网最大发电负荷。

所述电网接纳风电场的能力的相对表达式为：

$\frac{E}{G}=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×\mathrm{\α}$

其中：

E为电网接纳风电场的能力；

μ为由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数；

r为本地电网的热备用容量百分数；

d为风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

G为电网装机容量；

α为本地电网最大发电负荷

占电网装机容量G的比例。

所述μ的取值范围为0∶1.0。

本发明根据风电场输出的功率最大变化百分数，并综合考虑电网的热备用容量，计算出电网所允许接纳风电场的能力大小，即电网所允许接入的风电场的容量。与现有研究方法相比，该方法以电网热备用容量为约束条件计算电网接纳风电场的能力，其求解过程简捷，适应性强，便于实际工程应用，有利于电网规划阶段估算风电并网准入容量。考虑热备用容量为约束条件的电网所允许接纳风电场的能力大小的计算公式考虑了利用电网热备用容量解决风电并网运行时电网的功率不平衡问题，其有益效果为：可有效解决风电输出功率波动性引起的电网功率不平衡问题，避免风电并网对电网运行的功率扰动，有利于充分利用电网的热备用容量实现风电接入电网后电网运行时的稳定性、安全性和经济性。

附图说明

图1为实施例所述地区风电场日有功功率输出曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明的具体步骤如下：

首先根据风电场输出功率的日功率输出曲线得到风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值d，即风速原因引起的风电场输出功率最大变化百分数；

然后获取本地电网的热备用容量百分数r、由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数μ(取值范围为：0∶1.0)和由本地电网提供的电网最大发电负荷

根据上述数据确定电网接纳风电场能力的绝对表达式为：

$E=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×P_L^M---\left(1\right)$

其中，E为电网接纳风电场能力。

当已知本地电网最大发电负荷

占电网装机容量G的比例α时，可得到电网所允许接入的风电场的容量E与电网装机容量G的比例关系，即电网接纳风电场能力的相对表达式为：

$\frac{E}{G}=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×\mathrm{\α}---\left(2\right)$

根据各地区不同的风资源气象条件所得到的风电场输出功率的日功率曲线和本地电网的热备用容量，由公式(1)可计算出本地电网所允许接纳风电场的能力大小，由该公式表达的计算方法为计算考虑电网备用容量约束的电网接纳风电场能力的一个创新点。目前，在电网接纳风电场能力的理论研究和实际工程应用中，尚无以电网热备用容量为约束条件来计算风电并网准入容量的适用算法和计算公式。

图1所示为本发明实施例所采用的某风电场在实测风速下的日功率输出曲线图。风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值d为42.3％。

以某地区为例，已知本地电网的热备用容量百分数r为8％(其中负荷备用占3％，事故备用占5％)，设由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数μ为0.5(即为补偿风电场功率输出波动性因素所占用的电网热备用容量百分数为4％，其小于本地电网热备用中的事故备用百分数)，本地电网最大发电负荷

为15000兆瓦，电网最大发电负荷占电网装机容量G的比例系数α为83.3％。

由公式(1)可得考虑电网备用容量约束时本地电网所允许接纳风电场的能力的绝对表达式为：

$E=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×P_L^M=\frac{0.5\×8\%}{42.3\%}\×15000=9.4\%\×15000=1410$ 兆瓦

由公式(2)可得考虑电网备用容量约束时本地电网所允许接纳的风电场容量与电网装机容量的比例关系即相对表达式为：

$\frac{E}{G}=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×\mathrm{\α}=9.4\%\×83.3\%=7.8\%$

因此，应用本发明所提供的考虑电网备用容量作为约束条件的电网接纳风电场能力的计算方法，以附图1所提供的气象条件下风电场的日功率曲线和本地电网的运行特点为依据，本地电网所允许接入的风电场容量为1410兆瓦，占本地电网装机容量的7.8％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：根据风电场输出功率的日功率输出曲线得到由风速引起的风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

步骤2：获取本地电网的热备用容量百分数、由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数和电网最大发电负荷；

步骤3：在步骤1和步骤2的基础上求得电网接纳风电场的能力。

2.根据权利要求1所述的一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是所述电网接纳风电场的能力通过绝对表达式和/或相对表达式计算。

3.根据权利要求2所述的一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是所述电网接纳风电场的能力的绝对表达式为：

$E=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×P_L^M$

其中：

E为电网接纳风电场的能力；

μ为由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数；

r为本地电网的热备用容量百分数；

d为风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

为本地电网最大发电负荷。

4.根据权利要求2所述的一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是所述电网接纳风电场的能力的相对表达式为：

$\frac{E}{G}=\frac{\mathrm{\μ}\×r}{d}\×\mathrm{\α}$

其中：

E为电网接纳风电场的能力；

μ为由电网提供的用于应对风电场功率输出波动的热备用容量系数；

r为本地电网的热备用容量百分数；

d为风电场输出功率最大变化量与风电场额定容量的比值；

G为电网装机容量；

α为本地电网最大发电负荷占电网装机容量G的比例。

5.根据权利要求3或4所述的一种电网接纳风电场能力的计算方法，其特征是所述μ的取值范围为0∶1.0。

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