基于功率预测的集群风电融入大电网的主动运行控制策略研究

我国风电正在经历由小规模、补充性电源向大规模重要电源的角色转换，风电与薄弱电网之间的"矛盾"不断深化，风电的随机性及可控性较差对电网造成的不利影响随着其渗透率的增加而日益突出，并网问题已成为当前公认的制约风电发展的瓶颈。.本研究针对我国大规模风电集群开发、远距离送出这一特殊国情决定的世界性难题，本项目的核心研究内容是建立"电网友好型"集群风电与大电网互动运行的控制策略的理论原型。从我国近年大量详实的风电运行数据出发，研究大型风电（基地）的集群效应与物理模型，分析其并网后电网的静/动态特性，突破现有风电并网研究仅关注接入点的局限；建立分层、分布式风功率预测系统，结合三北地区电源特点，研究基于预测的电力系统风火互济运行方法；以风电场集控层为主导，将风电场建设为具有与传统能源电厂相似的调节能力可靠电源，实现电网对风电闭环的实时控制与调度。

我国风电正在经历由小规模、补充性电源向大规模重要电源的角色转换，风电与薄弱电网之间的“矛盾”不断深化，风电的随机性及可控性较差对电网造成的不利影响随着其渗透率的增加而日益突出，并网问题已成为当前公认的制约风电发展的瓶颈。本研究针对我国大规模风电集群开发、远距离送出这一特殊国情决定的世界性难题，本项目的核心研究内容是建立“电网友好型”集群风电与大电网互动运行的理论原型和控制策略。主要研究内容和研究成果包括：.（1）从我国近年大量详实的风电运行数据出发，研究大型风电（基地）的集群效应与整体模型，分析其并网后电网的静/动态特性，稳态仿真模块既能反映风电场内部的风电机组排布及接线方式，又能体现整个风电场的稳态特性；动态仿真模块既包含风电机组的风力机、轴系、发电机及变频控制系统模型，又能体现整个风电场的低电压穿越、功率控制等动态特性。.（2）先进的预测技术是国内外公认应对大规模风电功率波动最有效的方法。目前国内相关研究在自主知识产权的数值天气预报、预测模型与算法适应性、误差校正方法等关键问题上还缺乏系统性讨论。报告建立分层、分布式风功率预测系统，进行基于微地形的数值天气预报研究；从实际数据出发，定量分析风速、风向、气温、气压、风机参数等各影响因素对预测模型精度的影响机理；研究不同预测方法的适应性，设计风电功率预测的综合方法。.（3）实现风电场调度控制的自动化和常规化，使之具有（或部分具有）与传统能源电厂相似的调节能力，是其融入现有电网运行管理体系的关键技术。报告提出了一套完整的风电场集控平台设计框架，将风电场内的所有设备（包括风机、升压站、测风塔与风场馈线子网等）组织成一个有机整体，对外可接受电网统一调度，对内可协调监控风场设备，有效提高风场的可预测性、可靠性与可控性，使之能够像常规能源电厂那样融入电网调度体系，促进风电真正成为未来电网的优质电源。.（4）建立考虑风电优先的电网闭环调度体系是实现“电网主动调度风电，风电友好融入电网”的最终载体，要求电网与风电场双方都积极改变现有管理模式，在日前计划与在线调度等各个生产环节都相互配合。报告研究讨论风电有限的电网调度控制问题。研究风电波动特性对电力系统日前发电计划优化、机组组合的影响；研究如何利用预测信息在现有网架条件下提高风电的接纳能力；研究风电随机性对电力系统频率特性、频率波动性及AGC的影响机理。