探析風電不確定性對電力系統的影響

孔祥明

摘 要：利用風能代替其他能源進行電力生產，在確保滿足我國現代居民和城市的生活和發展的需求的同時，保證對我國其他能源的節約和保護，達到節能生產的目的，并為進一步加大我國科技開發力度起到推動作用，但由于在該電力系統中存在的風電不確定性會導致電力生產過程及效率也隨之受到影響，基于此，本文對風電不確定性進行簡要分析，就該不確定性對電力系統產生的影響和相應對策展開思考與研究。

關鍵詞：風電不確定性 電力系統 影響 應對措施

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0053-02

1 風電不確定性的基本概念

通常情況下，在利用風能進行發電時產生的波動性、間歇性是風電不確定性在發電過程中展現出的基本形式。波動性是指風力在運動過程中產生的風速的不均勻性產生的一定波動，而導致風速出現波動性的主要原因包括地域、氣候和風速頻率，一般來說不同地域的風速因其地理環境和海拔等條件不同也有所不同，再加上短時間內風速在頻率上有所變化，在利用不同風速進行發電時出現的波動性和不確定性也較大，因此則導致風電出現不確定性。

而實際上利用現有技術和測量技術無法對風速產生的波動和間歇性進行準確測量和記錄，同時也無法針對其產生的風電不確定性標準進行確定，因此在使用正弦波、矩形波等方法時無法得到明確、準確的波動值和間歇值，隨機性、不確定性極強，因此導致風電不確定性產生的主要原因還是源自于風速本身。

2 風電不確定性出現時對電力系統產生的不同影響

2.1 對電力頻率產生的影響

在電力系統的正常運行過程中保證其穩定性是確保該系統整體運行水平的關鍵因素，而針對其穩定性進行控制時多需要對其系統內部的防干擾系統及抵御系統整體強度進行加強，確保電力系統的充裕性，才能夠保證該電力系統能夠在運行過程中保證對電力用戶的電力輸送。但由于風電不確定性的存在，則會對其充裕性和抵御系統產生一定影響，最直接的表現則為電力的頻率出現不穩定現象。在受到風電不確定性的作用下，電力頻率會因風速等指標的變化產生變化，而這種變化無法及時得到準確控制和計算，導致其頻率整體變化形態無法被控制，使電力系統整體頻率受到影響，而針對這種現象，必須要求電力系統控制人員等其他相關人員需要及時對風電不確定性進行掌握和捕捉，一旦捕捉到該不確定性因素則能夠針對具體情況和具體分析結果，采取實際性措施，對其頻率進行有效控制，以免因頻率超出或達不到標準范圍而出現電力系統整體穩定性受損的情況。

2.2 對電壓產生的影響

在電力系統運行中，風電不確定性會影響電力系統電壓，一旦電壓處于不穩定狀態，加上其他相關因素作用，風機脫網現象頻繁出現。隨著風機不斷入網，電網中的感應電機明顯增加，加上風電不確定性因素作用，電壓極易出現不穩定狀態，極易出現故障問題。針對風電不確定性在電力系統電壓方面的影響來說，相關人員可以根據電力系統具體運行情況，可以將無功補償設備合理安裝到線路中，避免在風電不確定性作用下，電力系統電壓頻繁出現失穩現象，確保電力系統處于高效運行中，最大化降低安全事故發生率。

2.3 對我國電力市場產生的影響

近年來我國部分風力較為充足的地方為了積極相應國家號召和持續發展方針內容，以風能為主要發電方式，建立風力發電廠，以期能夠利用風能加大電力的生產力度，為進一步滿足我國電力企業發展及我國未來發展科技基礎提供先決性條件，由于現有國內存在RES入網增長速度較快的情況，而現有電力市場內有關電力企業及城市電力輸送的相關內容均存在一定固定模式，但風電的不確定性因素則極易對DSM（需求側管理）整體準確度和水平產生影響，對我國電力企業在電力市場中未來的發展目標和走向均產生一定影響。

2.4 對節能減排產生的影響

傳統電力生產過程需要對煤炭等進行能量轉換產生電能以便于對城市建筑和居民生活的電能供應，而風能發電則能夠在較大程度上降低對我國能源的消耗，況且煤礦等不可再生性能源在使用過程中需要通過燃燒產生熱能完成能量轉換，在燃燒過程中產生的化學反應會導致空氣中二氧化碳等碳化物排放量的增加，對我國環境等均產生影響，因此大力發展風能發電可在一定程度上達到我國節能減排發展的基本目標。但由于風電不確定性因素的存在導致現有風能發電整體水平仍無法達到理想狀態，因此在一定供應過程中仍需要利用傳統發電模式，而這種形式則對節能減排目標產生影響，對我國持續發展的過程產生了較大阻礙。

3 降低風電不確定性影響水平的應對措施

3.1 建立電網防線，降低不確定性因素的影響率

在針對風電場內風電不確定性因素進行控制時，首先要求相關人員必須及時對該不確定性因素進行具體分析，并針對該場內的實際情況，結合該區域內的地形、風力、風速、氣候等具體特點進行綜合分析和評估，并做好預防控制、緊急控制和校正控制，利用這三道防線加強對不確定性因素的控制力度，并在風電場運行過程中按照現有風險原則對場內相關決策進行調整和優化，例如當風力出現間歇性影響時會導致風電場出現停運等情況，而這種情況的發生概率無論多大都會對風電場的發電效率產生損害，為此則必須針對發電、輸送和用電等各個環節進行優化，并及時做出緊急應對措施，加強對不確定性因素的控制。

3.2 提升風速測定精確水平

一方面可結合以往的風電生產資料進行分析，對過去一段時間內產生的風速的測量數據進行統計和對比；另一方面則需要根據風速的不同變化時期在系統規劃、運行計劃、檢修內容中進行實時更新，并將具體數據信息傳達給各個以風速為主要應用條件的系統，盡可能提升對風速測定的精確度，保證在一定期間內能夠利用該測定數值加大對不確定性的控制和應對，降低計算誤差，提升風能發電效率和水平。

3.3 加強對充裕性、穩定性的把控

為進一步提升對極端事件的控制及應對水平，風電企業需要及時將環境內產生的非電力信息以及在電力市場內的較易信息與現有風速概率預測相關數據信息進行結合，通過進行所有信息的全面評估和分析及時找出在評估中存在的風電不確定性因素以及該因素對充裕性和電力穩定性產生的影響程度，可通過處理離散變量或連續變量或將兩種方法結合使用對充裕性和穩定性進行控制，而在計算過程中必須加大對靈敏度的控制與分析，以確保能夠在分析時減少相應場景，提升對充裕性、穩定性的把控。

3.4 做好量化分析，降低風險

EEAC法的量化分析結果準確性較高，也是現有量化分析過程中較為常用的方法之一。雷興等人在研究過程中提出了感應發電機的暫態電壓穩定判據及相應的穩定裕度定義。當風電場內無功補償和場內控制策略出現問題時，接入點內的暫態電壓的偏移可接受性也會隨之受到影響，因此在此過程中必須做好量化分析，保證控制策略的穩定性，加強對風電不確定性因素的控制，降低風險出現的概率。

4 結語

當風電場出現風電不確定性因素時，因素對于不同區域產生的影響不同，對整體電力系統水平和電力生產效率也產生一定影響，因此為了進一步提升風電場整體發電水平，則需要根據具體情況針對不確定性進行具體分析，并采取應對措施，保證其發電效率的同時提升我國電力市場整體穩定性，達到節能減排、持續發展的基本目標。

參考文獻

[1] 全生明，王江波，梁榕珊，等.風電不確定性對電力系統可靠性的影響[J].華東電力，2010，38（11）：156-158.

[2] 馬瑞，熊龍珠.綜合考慮風電及負荷不確定性影響的電力系統經濟調度[J]. 電力科學與技術學報，2012（3）：40.

[3] 劉斌，陳來軍，汪雨辰，等.應對風電出力不確定性的備用成本分攤：聯盟博弈方法[J].控制理論與應用，2016（4）：50.