大规模风电集中并网系统区域间输电能力评估与决策研究

Chinese power grid has became the one which owns the largest global accessing scale of wind power and the rapidest growth rate. However, due to the specific stochastic and intermittent nature of wind energy, the output power of the wind turbines encouraged by nature wind has difficulties in day-ahead scheduling and power fluctuation. The large-scale of the wind power interconnecting to power grid will have significant impact on the power system security and stability operation and dispatching. Therefore, developing technology research of the operation and planning of the power system has a seriously important theoretical and realistic significance. This project is based on the study of the power system transmission capability in our studying team for several years. It constructs the evaluation and decision theory for the regional system transmission capability when the large scale of the wind power interconnects to the Power Grid, in face of the characteristic and the problem caused by the interconnection. To satisfy the request of the commercial transmission service, scientific coordinating the relationship of the economic goals and the security of the system will realize the win-win of the wind power utilization and the security and economic operation of the power system and provide theoretical basis and method support for the EMS and dispatching operation of the power system when the large scale of the wind power interconnecting to Power Grid and provide scientific analysis method and decision basis for improving the transmission capability of the power system and ensuring the safe and efficient operation of the system.

我国电网已成为全球接入风电规模最大、增长速度最快的电网。然而，由于风能所特有的随机性、间歇性和波动性特点，受自然风力驱动的风电机组输出功率难以日前调度，大规模风电集中并网势必会对系统的安全稳定运行和调度带来很大影响。因此，开展大规模风电集中并网条件下的电力系统运行与规划技术研究具有重要的理论和现实意义。本项目以课题组多年来所进行的电力系统输电能力研究工作为基础，针对风电的特点及并网后引发的突出问题，开展大规模风电集中并网系统区域间输电能力评估与决策研究；在满足商业性输电服务要求下，科学地协调好经济目标与系统安全性的关系，实现风能利用和电网安全、经济运行的双赢，为大规模风电集中并网条件下的电力系统运行与规划提供有效的分析方法，为提高电力系统输电能力及确保系统安全、高效运行提供科学的分析手段与决策依据。

大规模风电集中并网所引发的诸多不利影响，给大型互联系统区域间输电能力的分析和计算带来了新的挑战。从电力系统运行和规划的角度而言，评价其区域间输电能力的准确与否对于整个系统的安全性、可靠性和经济性有着很大的影响。本项目针对大规模风电集中并网后电力系统区域间可用输电能力的相关问题开展了深入的研究工作。. 项目的主要研究内容和完成情况包括：（1）基于历史数据和风电的概率分布特性，计及风电场内部和风电场间的影响，综合考虑风电功率输出的尾流效应和汇聚效应，建立了计及相关性的大型风电场不确定性输出功率的数学模型。（2）针对风电接纳能力评估问题，分别提出了提高风电可调度性的风储联合系统经济调度模型、计及需求响应的柔性调度模型和考虑电转气消纳风电的电-气联合调度模型，有效评估和提高了风电的消纳能力。（3）考虑系统旋转备用留取与输电能力裕度的关系，从旋转备用优化、对容量效益裕度的影响以及风险价值角度对可用输电能力裕度进行了有效的量化与计算。（4）基于风电功率的不确定性模型，从概率可用输电能力的角度开展了研究；在此基础上，计及风电相关性，并利用经济调度模型确定输电能力的现有输电协议，在电力市场背景下对大规模风电集中接入后的区域间概率可用输电能力进行了有效评估。（5）研究了一种旨在提高风电场群并网地区的电压稳定的电压无功协调控制方法，通过控制各风场的无功输出，维持接入点电压稳定。. 本项目积极探索了大规模风电并网后的消纳能力评估和对可用输电能力的影响机理，研究了计及风电不确定性的区域间可用输电能力的评估模型与方法，构建了符合电力市场要求的含风电系统源-网协调控制策略与方法。项目的研究成果可以科学地协调系统安全性与经济目标间的关系，实现风能利用和电网安全、经济运行的双赢，为提高电力系统输电能力及确保系统安全、高效运行提供科学的分析手段与决策依据。