风电场的发电可靠性模型及其应用0迷你球阀
风电场的发电可靠性模型及其应用
风电场的发电可靠性模型及其应用 2011年12月09日 来源: 分类号:TM614 文献标识码:A文章编号:0258-8013 (2000) 03-0026-04RELIABILITY MODEL OF WIND POWER PLANTS AND ITS APPLICATIONCHEN Shu-yong DAI Hui-zhu BAI Xiao-min ZHOU Xiao-xin(Electric Power Research Institute China, Beijing 100085,China)ABSTRACT:In this paper, a reliability model of wind power plants is presented. The wind distribution and correlation between wind power plants, power curve and forced outage rate (FOR) of wind turbine generators, wake effects and temperature etc. are included in the model. The utilization of this model in probabilistic production simulation (PPS) and probabilistic load flow (PLF) are also discussed. Using PPS, the capacity credit and avoided cost of wind power plants can be studied. By the use of PLF, the distribution of power flow and node voltage can be calculated, therefore the penetration level of wind power can be determined. These are very important for grid connected wind power planning.KEY WORDS:wind power; reliability model; probabilistic production simulation; probabilistic load flow▲1 引言 为了保护环境和节约常规能源,许多国家都在积极发展风力发电。到1998年底,全世界并网运行的风力发电装机容量已经达到8747MW,其中装机容量较多的国家是:德国(2565MW),美国(1693MW)和丹麦(1300MW)。丹麦的风力发电量已经占到全国总发电量的3%。预计到20世纪末,世界风力发电装机容量将达到15000~20000MW。我国风能的实际可开发总量为253GW。到1998年底,已经建成19个并网风电场,装机容量达到203MW。其中新疆风电场容量已达到60MW,占当地电网装机容量的3%。在未来的2~3年时间内,我国计划新增风电装机容量1000MW以上,并且会出现300~400MW的特大型风电场。 随着世界上风力发电项目数量的增加和规模的扩大,风电场规划中的问题已经明显地暴露出来:①风电场的实际发电量和规划时预测的发电量有较大差距。例如:美国1981年到1987年间风电场的平均发电量只达到规划目标的50%[1];我国某风电场1997年的发电量比规划时预测的数值少15%。②风电场随机功率的注入可能会影响电力系统的正常运行,国内外风电场的运行经验都说明了这一点。另外,如何衡量风电场的容量可信度和电力系统的可避免费用,进而确定合适的风电上网电价,为政府部门制定有关政策提供科学依据[2],已成为人们关注的问题。 风力发电与常规水电、火电和核电等的基本区别是:①风电机组输出的有功功率是随机的,其大小取决于风速和风向;②目前采用的风电机组绝大多数是异步发电机组,运行时要从电网吸收无功功率;③具有相对容量较小的大量风电机组并列运行;④风电场的输出功率会受尾流效应的影响,如美国加州风电场尾流造成的能量损失达10%[3];⑤风电机组要求在一定的气温范围内运行,这对我国北方来讲是一个必须考虑的问题;⑥坐落在同一风带上的不同风电场的风速往往具有一定的相关性[2]。 针对大型并网风电场规划中的特殊问题,本文提出了风电场的发电可靠性模型。在电力系统随机生产模拟中,该模型可以用来确定风电场的容量可信度和电力系统的可避免费用。基于随机潮流分析,该模型能够用来求解含风电场的电力系统线路潮流及节点电压的概率分布,因此可以确定风电场的稳态穿透功率极限。2 风电场的输出功率特性2.1 风电机组的输出功率特性 标准空气密度条件下,风电机组的输出功率与风速的关系曲线称为风电机组的标准功率特性曲线,它可由厂家提供。在安装地点条件下,风电机组输出功率与风速的关系曲线称为风电机组的实际输出功率特性曲线。设x(v)和x0(v)分别为风电机组的实际功率特性曲线和标准功率特性曲线,则它们之间的变换关系为[2] (1)式中 v为风速;α为风速变换系数 (2)式中 ρ0为标准空气密度,取1.225kg/m3;ρ为风电场的空气密度。 某风电机组的标准功率特性曲线和在国内某风电场(ρ=1.0029kg/m3)条件下的实际功率特性曲线如图1所示。图1 风电机组的功率特性
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