大規(guī)模風(fēng)電接入的輸電網(wǎng)規(guī)劃研究述評(píng)

崔曉丹 ，李 威 ，任先成 ，薛 峰 ，方勇杰

(1.國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 210003；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，江蘇 南京 210003)

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，風(fēng)能在世界各國(guó)正得到廣泛的開(kāi)發(fā)和利用，多個(gè)國(guó)家正積極促進(jìn)風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展。我國(guó)已規(guī)劃建設(shè)了吉林、蒙東、蒙西、河北、甘肅、新疆、江蘇、山東8個(gè)千萬(wàn)kW級(jí)風(fēng)電基地[1]。到2015年，我國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)總規(guī)模將達(dá)到100 GW。與歐洲風(fēng)電多為“分散式、小容量開(kāi)發(fā)、接入中低電壓等級(jí)、就地消納”等特點(diǎn)不同，“大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)、中高壓接入、遠(yuǎn)距離輸送”是我國(guó)風(fēng)電主要開(kāi)發(fā)模式[2]。

隨著風(fēng)電接入容量的持續(xù)增長(zhǎng)，電網(wǎng)建設(shè)已成為風(fēng)電裝機(jī)容量進(jìn)一步增長(zhǎng)的瓶頸。某些運(yùn)行方式下的輸電阻塞使得風(fēng)電出力受限而造成了能源浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)損失[3]。世界各國(guó)正計(jì)及通過(guò)加快電網(wǎng)的建設(shè)來(lái)保證風(fēng)電的有效利用。西班牙風(fēng)能資源主要集中在北部和南部的沿海區(qū)域，但其電力負(fù)荷區(qū)域主要集中在中西部地區(qū)，大量風(fēng)電需要跨地區(qū)輸送。2005年至2009年，新增了400kV輸電線(xiàn)路1180 km。為滿(mǎn)足2016年30 GW風(fēng)電裝機(jī)容量需求，西班牙計(jì)劃繼續(xù)加大高電壓等級(jí)輸電網(wǎng)的建設(shè)力度，2009年至2013年將投資40億歐元用于電網(wǎng)建設(shè)[3]。美國(guó)是世界上風(fēng)電裝機(jī)總量最大的國(guó)家。NREL發(fā)布的關(guān)于美國(guó)東部互聯(lián)電網(wǎng)風(fēng)電并網(wǎng)的最新研究報(bào)告指出，要達(dá)到預(yù)想的風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)，必須加大高壓輸電線(xiàn)路的建設(shè)投資，提高美國(guó)洲際間的電力輸送能力。美國(guó)東部互聯(lián)電力系統(tǒng)中，陸上風(fēng)電資源大多集中在中西部大平原地區(qū)，而負(fù)荷中心則位于東部大西洋沿岸地區(qū)。要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電電量20%～30%穿透率的預(yù)想目標(biāo)，需要在風(fēng)資源區(qū)和負(fù)荷區(qū)進(jìn)行大容量、遠(yuǎn)距離的電力輸送[4]。我國(guó)適于大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)力發(fā)電的地區(qū)往往人口稀少，負(fù)荷量小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱。受地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰能力限制，大規(guī)模風(fēng)電也需跨區(qū)消納[5]。因此，亟需加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)滿(mǎn)足大規(guī)模風(fēng)電接入的需求。而風(fēng)資源源地理上分布區(qū)域廣，自身運(yùn)行及并網(wǎng)特性復(fù)雜的特點(diǎn)，使得大規(guī)模風(fēng)電接入后輸電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃問(wèn)題錯(cuò)綜復(fù)雜。

1 計(jì)及大規(guī)模風(fēng)電接入的輸電網(wǎng)規(guī)劃

1.1 輸電網(wǎng)規(guī)劃的發(fā)展回顧

輸電網(wǎng)規(guī)劃的任務(wù)是，以負(fù)荷預(yù)測(cè)和電源規(guī)劃為基礎(chǔ)，確定何時(shí)、何地投建何種類(lèi)型的線(xiàn)路及其回路數(shù)，在規(guī)劃周期內(nèi)達(dá)到所需要的輸電能力，在滿(mǎn)足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的前提下使系統(tǒng)的費(fèi)用最小[6]。隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展和對(duì)供電安全可靠性要求的提高，多目標(biāo)輸電規(guī)劃由于其兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性，體現(xiàn)出系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平，可以滿(mǎn)足全社會(huì)效益的最大化，成為電網(wǎng)規(guī)劃部門(mén)的實(shí)際需要[7]。輸電系統(tǒng)不僅要滿(mǎn)足負(fù)荷和各類(lèi)交易的需求，而且必須符合供電質(zhì)量和安全標(biāo)準(zhǔn)，因此輸電規(guī)劃需要滿(mǎn)足大量約束條件，等式約束有潮流約束，不等式約束包括發(fā)電機(jī)出力上下限約束、支路熱容量限制、電壓和頻率約束、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)安全約束、線(xiàn)路走廊限制等。為保證優(yōu)化算法的可行性及出于實(shí)際工程考慮，通常只把N或N-1靜態(tài)安全作為必須滿(mǎn)足的條件，即要求系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)或任意斷開(kāi)一條支路后，不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)解列或其他元件過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象[7]。市場(chǎng)環(huán)境下輸電規(guī)劃面臨更多的市場(chǎng)不確定因素，主要包括規(guī)劃期內(nèi)的電源建設(shè)、負(fù)荷變化和系統(tǒng)運(yùn)行方式變化等不確定性[8-10]，如何處理這些不確定性因素，使規(guī)劃方案具有較好的靈活性和魯棒性，相對(duì)于傳統(tǒng)的輸電規(guī)劃來(lái)說(shuō)提出了更高的要求。針對(duì)不確定性因素的處理，已有一些新的方法[11-15]。

1.2 輸電網(wǎng)規(guī)劃面臨的問(wèn)題及挑戰(zhàn)

與火電、水電、核電等常規(guī)電源相比，風(fēng)電機(jī)組有很多不同特點(diǎn)。大規(guī)模風(fēng)電的接入給輸電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)了許多新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[16-18]：

（1）風(fēng)電機(jī)組的輸出功率主要取決于流經(jīng)風(fēng)電機(jī)的風(fēng)速，因此風(fēng)電機(jī)組的可控性很差，不能像常規(guī)機(jī)組一樣靈活地控制輸出功率。

（2）風(fēng)電的隨機(jī)性、間隙性和反調(diào)峰特性使得風(fēng)電并網(wǎng)有可能使電網(wǎng)的等效負(fù)荷峰谷差增大，給電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰帶來(lái)不利影響。風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)后，系統(tǒng)對(duì)備用容量的需求大幅增加。

（3）大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)可能會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，還會(huì)影響到電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定。傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃中一般不考慮暫態(tài)穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性約束，而是在調(diào)度運(yùn)行中考慮。風(fēng)電大規(guī)模接入后，系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題和電壓穩(wěn)定問(wèn)題變得突出。

（4）風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展，將極大改變電源配置分布情況及比例，電網(wǎng)運(yùn)行開(kāi)機(jī)方式和運(yùn)行方式安排隨之變化，當(dāng)前的電網(wǎng)網(wǎng)架可能不再適應(yīng)。

（5）風(fēng)電是一種清潔的可再生能源，但是風(fēng)電的單位發(fā)電成本較高，在沒(méi)有政策優(yōu)惠和扶持的情況下，缺少了與常規(guī)電源的競(jìng)爭(zhēng)力，在電網(wǎng)規(guī)劃中需要凸顯風(fēng)電的環(huán)保價(jià)值，考慮風(fēng)電的利用效率和充分消納。

（6）風(fēng)能具有間隙性、波動(dòng)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，但從風(fēng)電的年出力特性看，季節(jié)性和日特性明顯。同一地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)之間出力也具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

大規(guī)模風(fēng)電的接入對(duì)輸電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。由于風(fēng)電自身特點(diǎn)及風(fēng)電接入電網(wǎng)帶來(lái)的新問(wèn)題，不能簡(jiǎn)單地把風(fēng)電場(chǎng)作為負(fù)荷來(lái)處理，也不能直接采用常規(guī)電網(wǎng)的規(guī)劃模型。因此，采用風(fēng)電機(jī)組作為系統(tǒng)的新增容量時(shí)，需采取適應(yīng)風(fēng)電特點(diǎn)的電網(wǎng)規(guī)劃模型。

1.3 輸電網(wǎng)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外十多年來(lái)開(kāi)展的大規(guī)模風(fēng)電接入的輸電網(wǎng)規(guī)劃方面的研究工作總體來(lái)說(shuō)尚處于初步階段。對(duì)已經(jīng)取得的一些研究成果，論述如下。

1.3.1 電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)估指標(biāo)及評(píng)估體系的建立

電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)估指標(biāo)及評(píng)估體系的建立是電網(wǎng)規(guī)劃工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。大規(guī)模風(fēng)電的接入給電網(wǎng)帶來(lái)了諸多不確定性，使得電網(wǎng)規(guī)劃方案的全面、綜合、合理評(píng)估變得更加復(fù)雜和困難。國(guó)內(nèi)外已有很多針對(duì)傳統(tǒng)的以及電力市場(chǎng)環(huán)境下面臨更多不確定因素電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估指標(biāo)、評(píng)估方法方面的研究工作[19-21]，而針對(duì)大規(guī)模風(fēng)電的接入下電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估指標(biāo)及評(píng)估方法的文獻(xiàn)則較少。文獻(xiàn)[22]用輸電線(xiàn)路不過(guò)負(fù)荷概率來(lái)量化大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)輸電系統(tǒng)規(guī)劃的風(fēng)險(xiǎn)，給出在滿(mǎn)足一定的過(guò)負(fù)荷概率下投資成本最低的規(guī)劃方案。規(guī)劃模型中的目標(biāo)函數(shù)用以反映不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣，亦可看作評(píng)估指標(biāo)。文獻(xiàn)[23]采用成本效益法建立了以總投資費(fèi)用和安全性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的含風(fēng)電機(jī)組的輸電系統(tǒng)規(guī)劃模型。安全性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為系統(tǒng)潮流不越限概率和系統(tǒng)潮流裕度之和，系統(tǒng)潮流不越限概率即研究范圍內(nèi)系統(tǒng)所有可能運(yùn)行狀態(tài)下所有支路潮流均不越限的概率，系統(tǒng)潮流裕度即所有運(yùn)行狀態(tài)下所有支路潮流與給定的下限差值的最小值。其局限性是，系統(tǒng)潮流不越限概率和系統(tǒng)潮流裕度均僅考慮了支路潮流，并沒(méi)有考慮其他安全穩(wěn)定問(wèn)題。文獻(xiàn)[24]分別以電網(wǎng)建設(shè)開(kāi)發(fā)成本最小、系統(tǒng)網(wǎng)損最小、電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度最大為優(yōu)化子目標(biāo)建立了含風(fēng)電場(chǎng)的輸電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃模型。電網(wǎng)建設(shè)開(kāi)發(fā)成本和系統(tǒng)網(wǎng)損是從經(jīng)濟(jì)角度考量，電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度從電網(wǎng)安全穩(wěn)定性角度考量，其局限性仍是考慮的安全穩(wěn)定性不夠全面。文獻(xiàn)[25，26]提出了價(jià)值評(píng)估方法，即通過(guò)內(nèi)嵌安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型可以獲取系統(tǒng)每一時(shí)段（通常為1 h）的整體成本，從而確定規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，特別適合于含可再生能源電力規(guī)劃的評(píng)估分析。但是其不足之處是：沒(méi)有考慮常規(guī)火電機(jī)組功率調(diào)節(jié)能力對(duì)風(fēng)電接納的制約；經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中僅計(jì)及了靜態(tài)安全約束，沒(méi)有考慮動(dòng)態(tài)安全約束，沒(méi)有考慮當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不滿(mǎn)足安全約束情況下的校正性控制[27]。

上述研究中，評(píng)估指標(biāo)均未考慮大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全性的影響。文獻(xiàn)[27]提出了更完善的價(jià)值評(píng)估方法，構(gòu)建了含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案評(píng)估的總體框架，實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃方案的全社會(huì)成本評(píng)估。其中，為計(jì)及風(fēng)電出力波動(dòng)性的影響，針對(duì)給定的規(guī)劃方案和全年時(shí)序的風(fēng)電出力與負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過(guò)內(nèi)嵌機(jī)組組合優(yōu)化模型、計(jì)及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)安全約束的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及校正性控制模型，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的模擬，從而詳細(xì)評(píng)估全年每小時(shí)的系統(tǒng)燃料、環(huán)境、網(wǎng)損成本以及系統(tǒng)可靠性成本。再結(jié)合電源的容量成本和電網(wǎng)成本，獲得方案的全社會(huì)成本。且該價(jià)值評(píng)估方法考慮因素全面，在進(jìn)行全社會(huì)成本評(píng)估過(guò)程中動(dòng)態(tài)模擬了電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程。其局限是涉及模塊較多，且某些組成成本計(jì)算中需要對(duì)全年8760 h逐時(shí)段模擬，計(jì)算量顯得較大。文獻(xiàn)[28]針對(duì)中國(guó)當(dāng)前促進(jìn)新能源發(fā)展和節(jié)能減排政策，引入風(fēng)電利用指標(biāo)，并統(tǒng)籌風(fēng)電利用及輸電規(guī)劃成本二者之間的矛盾，建立了用于規(guī)劃的綜合指標(biāo)(綜合指標(biāo)=風(fēng)電利用指標(biāo)/建設(shè)成本)及相應(yīng)的輸電規(guī)劃模型。引入風(fēng)電利用指標(biāo)，利于實(shí)現(xiàn)更大的風(fēng)電穿透率，促進(jìn)風(fēng)能的利用，增大環(huán)保效益。這是適應(yīng)大規(guī)模風(fēng)電接入背景對(duì)傳統(tǒng)模式下規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)性、可靠性等指標(biāo)的合理補(bǔ)充。

1.3.2 用于輸電網(wǎng)規(guī)劃的大型風(fēng)電場(chǎng)出力的建模

國(guó)內(nèi)外針對(duì)風(fēng)機(jī)出力建模的研究一般從風(fēng)速模型和風(fēng)機(jī)特性?xún)刹糠终归_(kāi)，由于精確的風(fēng)速很難預(yù)測(cè)，風(fēng)機(jī)出力大多采用概率模型進(jìn)行描述[22，29]。針對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)出力特性的研究可分為兩部分：一是研究風(fēng)電場(chǎng)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)聚合建模；另一是研究基于量測(cè)的統(tǒng)計(jì)和基于統(tǒng)計(jì)的風(fēng)速預(yù)測(cè)方法，從而將兩者結(jié)合起來(lái)即可建立較為精確的風(fēng)電場(chǎng)輸入輸出特性。對(duì)于輸電網(wǎng)規(guī)劃而言，一般的風(fēng)電場(chǎng)聚合建模方法基本可以滿(mǎn)足規(guī)劃模型計(jì)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性約束的要求，重點(diǎn)是要準(zhǔn)確把握大型風(fēng)電的出力特性，尤其不能遺漏極端情形。對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)而言，其出力呈現(xiàn)出明顯的時(shí)間特性和空間特性。例如我國(guó)大部分地區(qū)的風(fēng)電出力在春季、冬季較大，夏季、秋季則較小；在白天負(fù)荷高峰時(shí)段較小，后半夜負(fù)荷低谷時(shí)段較大。另外，同一地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)之間出力也具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。文獻(xiàn)[30]提出了江蘇4個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，給出了風(fēng)電場(chǎng)的日出力曲線(xiàn)和月出力曲線(xiàn)。文獻(xiàn)[31]基于2010年寧夏電網(wǎng)EMS實(shí)測(cè)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，提出了考核風(fēng)電功率變化規(guī)律的年、月、日統(tǒng)計(jì)指標(biāo)；從時(shí)間軸和空間距離兩方面對(duì)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分別進(jìn)行了縱向、橫向比較，探討了寧夏風(fēng)電出力的時(shí)空分布特性；最后對(duì)風(fēng)電功率變化量的概率分布進(jìn)行了分析。指出時(shí)間尺度越長(zhǎng)、空間距離越近，風(fēng)電功率變化特性越相似。因此，在輸電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)該充分考慮大型風(fēng)電場(chǎng)出力的統(tǒng)計(jì)特性及不同風(fēng)電場(chǎng)之間的關(guān)聯(lián)性。然而在目前輸電網(wǎng)規(guī)劃模型中對(duì)于同一地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)之間其出力具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的情況未見(jiàn)考慮。

1.3.3 不確定性因素的考慮

風(fēng)電的大規(guī)模接入給系統(tǒng)的運(yùn)行方式帶來(lái)了更大的不確定性，包括風(fēng)電自身的不確定性及給電網(wǎng)帶來(lái)的其他不確定性。在輸電網(wǎng)規(guī)劃中，只有充分考慮風(fēng)電停運(yùn)及其出力不確定性的影響，并結(jié)合其他與風(fēng)電相關(guān)及不相關(guān)不確定因素影響，在規(guī)劃算法中較為準(zhǔn)確地模擬電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，才能提出合理的規(guī)劃方案。文獻(xiàn)[25]考慮負(fù)荷和風(fēng)電場(chǎng)有功出力的概率分布，通過(guò)改進(jìn)經(jīng)典的輸電系統(tǒng)規(guī)劃模型計(jì)及了負(fù)荷和風(fēng)電出力的不確定性。文獻(xiàn)[32]應(yīng)用多場(chǎng)景概率的方法，將風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率和在電網(wǎng)規(guī)劃中涉及到的負(fù)荷變化、經(jīng)濟(jì)等不確定性因素，以場(chǎng)景分析加概率方式描述。目標(biāo)函數(shù)即多場(chǎng)景下以下項(xiàng)之和期望值：建設(shè)費(fèi)用項(xiàng)，穩(wěn)態(tài)下和N-1事故條件下單條線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷及總的線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷懲罰項(xiàng)。根據(jù)決策者對(duì)N-1事故校驗(yàn)下線(xiàn)路過(guò)負(fù)荷率重視程度的不同，采用權(quán)系數(shù)的方式區(qū)分。該文能夠快速準(zhǔn)確地得到基于決策者偏好的含大型風(fēng)電場(chǎng)的輸電網(wǎng)柔性規(guī)劃方案，具有簡(jiǎn)單有效，工程實(shí)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，但是對(duì)發(fā)生場(chǎng)景的依據(jù)及其發(fā)生概率闡明不夠，如在考慮場(chǎng)景時(shí)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組出力情況只考慮了額定出力和零出力兩種狀態(tài)。文獻(xiàn)[33]針對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后的輸電網(wǎng)有功與無(wú)功綜合擴(kuò)展規(guī)劃進(jìn)行了研究。其數(shù)學(xué)模型取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資的年值成本與全年所有不滿(mǎn)足安全約束場(chǎng)景下的控制措施成本之和為目標(biāo)函數(shù)。“全年所有不滿(mǎn)足安全約束場(chǎng)景”是指計(jì)及風(fēng)電在多時(shí)間尺度上（天/月/季）不同出力特性，根據(jù)風(fēng)電與負(fù)荷全年每小時(shí)的時(shí)序數(shù)據(jù)建立的全年按小時(shí)為單位的各種場(chǎng)景下，計(jì)及安全約束發(fā)電調(diào)度后電網(wǎng)仍不安全的場(chǎng)景。該文利用了風(fēng)電全年實(shí)際出力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)風(fēng)電已經(jīng)建成且能獲取實(shí)際詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的情形有較大優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行了模擬，計(jì)及了風(fēng)電不同出力下的發(fā)電再調(diào)度。為了解決其模型計(jì)算場(chǎng)景多、計(jì)算量龐大的問(wèn)題，提出了基于分層極端場(chǎng)景集的求解方法。文獻(xiàn)[34]在輸電規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)中引入需求側(cè)響應(yīng)成本，建立了基于需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃模型。通過(guò)在輸電規(guī)劃中引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，能夠促使用戶(hù)根據(jù)實(shí)時(shí)供用電情況改變電量消費(fèi)行為，有利于消納風(fēng)電容量，應(yīng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)帶來(lái)的不確定性。

風(fēng)電的大規(guī)模接入給電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題帶來(lái)的不確定性因素較多，研究人員應(yīng)在考慮諸多影響因素重要程度的基礎(chǔ)上把握關(guān)鍵因素，準(zhǔn)確考慮各種因素的關(guān)系并予以合理的權(quán)衡，才能建立合理有效并符合工程實(shí)際的規(guī)劃模型。

1.3.4 政策、管理、市場(chǎng)因素的影響

風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)離不開(kāi)政策、管理、市場(chǎng)的作用和影響。風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)同樣受到來(lái)自政策、管理、市場(chǎng)等方面的引導(dǎo)。因此，輸電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中除了經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素外，也要考慮政策、管理、市場(chǎng)等方面作用。文獻(xiàn)[35]研究了基于可靠性分析的含有大型風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃。在制定輸電網(wǎng)擴(kuò)建方案時(shí)，根據(jù)承擔(dān)連接風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)的線(xiàn)路建設(shè)的責(zé)任人的不同，分為3種情況：（1）風(fēng)電場(chǎng)投資方承擔(dān)全部的輸電線(xiàn)路費(fèi)用；（2）電網(wǎng)公司承擔(dān)部分的輸電線(xiàn)路費(fèi)用；（3）采用可靠性成本效益分析。分析表明采用可靠性成本效益分析得到的電網(wǎng)擴(kuò)建方案較好地實(shí)現(xiàn)了可靠性投資和收益之間的平衡。文獻(xiàn)[36]提出了一種計(jì)及技術(shù)和管理因素的輸電網(wǎng)及配電網(wǎng)規(guī)劃方案，其目的是解決巴西可再生能源并網(wǎng)的技術(shù)和管理上的問(wèn)題。文獻(xiàn)[28]針對(duì)中國(guó)當(dāng)前促進(jìn)新能源發(fā)展和節(jié)能減排政策，引入風(fēng)電利用指標(biāo)。并統(tǒng)籌風(fēng)電利用及輸電規(guī)劃成本二者之間的矛盾，建立了用于規(guī)劃的綜合指標(biāo)及輸電規(guī)劃模型，是對(duì)國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)政策下風(fēng)電集中接入電網(wǎng)輸電規(guī)劃思路和方法的一種探索。文獻(xiàn)[37]討論了陸上和海上風(fēng)力發(fā)電，以及從加拿大東部和紐約輸送風(fēng)電到新英格蘭的多種配置方案。對(duì)方案的評(píng)估計(jì)及了區(qū)域邊際價(jià)格和生產(chǎn)成本和二氧化碳排放。該文從政府角度提出了區(qū)域可再生能源發(fā)展框架，概述了輸電成本分?jǐn)偺卣鳌?/p>

在輸電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)在充分借鑒國(guó)外對(duì)于政策、管理、市場(chǎng)等因素考慮方法的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)國(guó)情和風(fēng)電開(kāi)發(fā)特征，與其他技術(shù)因素結(jié)合，研究相適應(yīng)的方法。

2 輸電網(wǎng)規(guī)劃研究的建議

（1）風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電場(chǎng)群出力模型的構(gòu)建。目前風(fēng)電概率模型大多以隨機(jī)模型處理，忽略了其出力在特定自然條件和建設(shè)規(guī)模下的實(shí)際規(guī)律和統(tǒng)計(jì)特性，往往缺乏實(shí)用性。距離相近的風(fēng)電場(chǎng)之間的出力特性又有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。因此，需要研究風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電場(chǎng)群基于統(tǒng)計(jì)方法的概率出力模型。

（2）風(fēng)電大規(guī)模接入后系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程和運(yùn)行狀態(tài)的模擬。為滿(mǎn)足風(fēng)電等新能源消納的需要，以及電力市場(chǎng)作用對(duì)于能源格局重新調(diào)整客觀事實(shí)，其他常規(guī)電源將可能最大限度停運(yùn)或降出力運(yùn)行，這極大改變了原有的系統(tǒng)開(kāi)機(jī)方式和運(yùn)行方式，系統(tǒng)潮流分布將發(fā)生大幅變化，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)壯性可能不再滿(mǎn)足要求。因此，輸電網(wǎng)規(guī)劃的模型要充分考慮風(fēng)電接入而引起的系統(tǒng)開(kāi)機(jī)和運(yùn)行方式的變化，準(zhǔn)確進(jìn)行風(fēng)電大規(guī)模接入后系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程和運(yùn)行狀態(tài)的模擬。

（3）風(fēng)電大規(guī)模接入后輸電網(wǎng)規(guī)劃模型中對(duì)于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的考慮。風(fēng)電大規(guī)模接入將顯著影響當(dāng)前系統(tǒng)備用容量格局。通過(guò)提高電網(wǎng)輸電能力來(lái)擴(kuò)大風(fēng)電平衡區(qū)域范圍，達(dá)到備用容量協(xié)調(diào)，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確識(shí)別制約風(fēng)電送出的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)和制約因素。電網(wǎng)規(guī)劃長(zhǎng)期以來(lái)都以線(xiàn)路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，由于電網(wǎng)在抵御大擾動(dòng)能力上的不足，歷史上多次發(fā)生大停電事故。這使人們認(rèn)識(shí)到輸電規(guī)劃在考慮投資費(fèi)用的同時(shí)，還應(yīng)考慮系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。風(fēng)電大規(guī)模接入下，導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題擾動(dòng)發(fā)生的概率增加，在計(jì)及N-1準(zhǔn)則外，還需考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的影響。

（4）風(fēng)能資源的環(huán)保效益和保障風(fēng)能充分消納。為了優(yōu)化電力工業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，各國(guó)開(kāi)始實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度，優(yōu)先調(diào)度風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能等清潔能源發(fā)電，對(duì)火電機(jī)組，按照煤耗水平調(diào)度發(fā)電，煤耗低的多發(fā)、滿(mǎn)發(fā)，煤耗高的機(jī)組少發(fā)或不發(fā)。為了促進(jìn)風(fēng)電的發(fā)展，我國(guó)《電網(wǎng)企業(yè)全額收購(gòu)可再生能源電量監(jiān)管辦法》規(guī)定風(fēng)電在并網(wǎng)時(shí)享有優(yōu)先調(diào)度權(quán)，并要求電網(wǎng)全額收購(gòu)風(fēng)電的電量。因此在輸電網(wǎng)規(guī)劃模型中要充分考慮環(huán)保政策及環(huán)保效益。

（5）風(fēng)電大規(guī)模接入下輸電網(wǎng)規(guī)劃與電源規(guī)劃的協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃。良好的電源結(jié)構(gòu)和充足的備用容量是風(fēng)電消納的基礎(chǔ)，風(fēng)電開(kāi)發(fā)需要靈活調(diào)節(jié)電源與之相匹配。電源布局的變化需要與之協(xié)調(diào)發(fā)展的電網(wǎng)。因此，應(yīng)該考慮風(fēng)電接入后電源和電網(wǎng)聯(lián)合規(guī)劃。例如，在廠網(wǎng)分開(kāi)的競(jìng)爭(zhēng)體制下，原來(lái)的單一投資主體分化為多個(gè)投資主體，如何在多投資主體決策的相互影響下進(jìn)行含有風(fēng)電場(chǎng)的電源電網(wǎng)聯(lián)合規(guī)劃需要深入研究。

（6）風(fēng)電大規(guī)模接入的輸電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系的建立。風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)將給系統(tǒng)的充裕性、安全穩(wěn)定特性、資源配置方式、運(yùn)行方式安排，環(huán)境影響等帶來(lái)一系列的影響。充分考慮這些影響，建立綜合電力系統(tǒng)物理特性、環(huán)保效益、市場(chǎng)規(guī)律和經(jīng)濟(jì)性的電網(wǎng)規(guī)劃模型，首先要研究公平合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。

3 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)電的迅猛發(fā)展給電力系統(tǒng)帶來(lái)了一系列影響，輸電網(wǎng)規(guī)劃也面臨著重大挑戰(zhàn)。當(dāng)風(fēng)電容量達(dá)到一定的穿透率時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)的潮流分布、可靠性、電能質(zhì)量、穩(wěn)定性、運(yùn)行調(diào)度等帶來(lái)較大影響。因此，在輸電網(wǎng)規(guī)劃中要考慮風(fēng)電的特點(diǎn)和影響，研究相適應(yīng)的輸電網(wǎng)規(guī)劃模型。本文分析了風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外風(fēng)電接入下輸電網(wǎng)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀，提出了風(fēng)電接入后電網(wǎng)規(guī)劃需要著重考慮的問(wèn)題。如何在電網(wǎng)規(guī)劃中計(jì)及這些問(wèn)題；如何把握這些問(wèn)題的關(guān)聯(lián)性和本質(zhì)差異，如何協(xié)調(diào)影響這些問(wèn)題的因素、突出重點(diǎn)、同時(shí)體現(xiàn)出市場(chǎng)的公平性是電網(wǎng)規(guī)劃研究人員需要不斷探索的問(wèn)題。

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