电网风电出力特性分析
李仕杰;王铁强;郭佳;芦佳硕
【摘要】针对风电大规模并网对电网系统产生不良影响的问题,结合河北省南部电网风电场实际运行数据,从波动性、随机性、相关性和互补性等方面分析河北南部地区风电出力特性,比较内陆风风电场与海风风电场的功率特性,为电网大规模接入风电提供参考和借鉴.
【期刊名称】《河北电力技术》
【年(卷),期】2012(031)006
【总页数】3页(P32-34)
【关键词】风电场;出力特性;波动性;随机性
【作者】李仕杰;王铁强;郭佳;芦佳硕
【作者单位】华北电力大学,河北保定071003;河北省电力公司,石家庄050021;华北电力大学,河北保定071003;华北电力大学,河北保定071003
【正文语种】中文
【中图分类】TM614
目前，风力发电是较成熟、经济效益较好的一种可再生能源发电技术。随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，风电在河北省南部电网(简称“河北南网”)中所占比重不断提高。风能具有波动性、间歇性以及随机性等特点[1-3]，这决定了风电的大规模并网会对系统电压、频率产生不良影响，从
而限制风电的大规模接入。
1 风电场概况
河北南网部分地区风资源丰富，风电装机容量逐年增加。截至2012年8月，河北南网接入的风电场主要有：沧州地区海兴风电场(50 MW)、黄骅风电场(100 MW)，保定地区的蔚州风电场(150 MW)，以及接入220 kV新蔚汇集站的黄花梁、东甸
子梁、永胜庄、茶山、甄家湾等风电场(250 MW)。根据河北南部地区可再生能源产业发展规划，到2013年河北南网风电装机总容量将达到1 050 MW。河北南
网风电机组类型主要为变速恒频双馈型机组，额定功率为1.5 MW或2 MW，额
定风速为12 m/s，风轮半径65～70 m，桨叶目数为3。
2 风电出力的波动性和随机性
2.1 风电出力的波动性
风电出力波动幅度大，波动频率也无规律性，在极端情况下，风电出力可能在0～100%范围内变化。图1为黄骅风电场2011年9月到2012年8月一年的日平均出力曲线。由图1可知，日平均出力的波动范围较大，最小值接近0，最大值接近于80 MW额定值。
图1 日平均出力的年度分布
黄骅风电场实际运行数据表明，风电场的有功功率输出值会出现连续数日风电大出力和连续数日风电小出力的情形，风电大出力时连续数日风电平均出力达到或超过80%额定功率，风电小出力时连续数日风电平均出力小于10%额定功率。黄骅风
电场连续4天风电大(小)出力如图2所示，其中，2012年4月1日-4日对应风电连续大出力，2012年2月26日-29日对应风电连续小出力。
2.2 风电出力的随机性
风电出力随机性强、间歇性明显，同一风电场相邻几日的日平均发电量可能相同，但风电各时段的出力差异明显。黄骅风电场相邻2日的风电出力曲
图2 2012年连续4天风电大(小)出力
线如图3所示，其中，2日的日均发电量均为390 MWh，但风电出力曲线差异巨大。
图3 典型相邻日的风电出力曲线
日均出力变化率的定义如下：
(1)
式中：λ为日平均出力变化率；Pwj为风电当日的日平均出力；Pw.i-1为风电前1日的日平均出力；Ptotal为风电场总装机容量。
根据黄骅风电场2011年9月-2012年8月的风电功率输出数据，黄骅风电场相
邻日的平均出力变化率的概率分布曲线如图4所示。
图4 相邻日的日平均出力变化率的概率分布
由图4可知，黄骅风电场的日平均出力变化率主要分布在0～30%内，日平均出力变化率在30%及以上的天数占到11.2%，日平均出力变化率最大值可达76%。
3 风电出力的相关性和互补性
河北南网相邻风电场出力在长时间尺度下具有明显相关性，在短时间尺度下具有明显互补性。
3.1 长时间尺度下风电出力具有相关性
风电场选址所引起的地理分散效应会降低风电出力的相关性，提高其互补性，但是其作用主要集中在小时级以下时间尺度范围内。由于黄骅风电场与海兴风电场相邻，因而对于长时间大面积来风时，各个风电场出力的总体趋势相近。这时，不同风电场的风电出力表现出较大的相关性，导致沧州地区风电总出力波动较大。
图5为海兴风电场和黄骅风电场2012年4月1日-4日风电出力曲线。
图5 2012年4月1日-4日海兴风电场和黄骅风电场出力曲线
由图5可知，在长时间尺度下，2个风电场出力具有很大的相关性。
3.2 短时间尺度下风电出力具有互补性
在小时级以下短时间尺度内，风电场内的各风电机组出力和各个风电场出力存在一定的互补性，降低了河北南网风电总出力的变化率。处在不同位置的风电场在同一时刻迎来不同风速的风，因此，各风电场出力变化的时间及速率不同，风电场选址所引起的“分散效应”降低了风电总出力的变化率。
图6为海兴风电场和黄骅风电场2011年10月4日12点-16点风电出力曲线。
图6 2011年10月4日12点-16点海兴风电场和黄骅风电场出力曲线
由图6可知，在短时间尺度下，2个风电场出力具有很大的互补性。
根据河北南网风电的实际运行经验，虽然单个风电场出力变化率较大(如图4所示)，但是在“风风互补”作用下，河北南网整体风电出力变化率较小。图7为根据河
北南网2011年9月-2012年8月风电运行数据绘制的相邻日的平均出力变化率
概率分布曲线。
图7 相邻日的日平均出力变化率概率分布
由图7可知，河北南网风电相邻日的日平均出力变化率集中分布在30%以下，风
电场之间的“风风互补”作用能够全面提高风功率预测的准确性，提高系统安全稳定运行能力。
4 内陆风风电场与海风风电场功率特性分析
河北南网风电场主要分布在保定和沧州两地，其中，保定地区风电场受内陆风影响，沧州地区风电场受海风影响。以下通过中位数、标准差变异系数和极差3个统计
量分析内陆风风电场和海风风电场一年四季的功率特性。表1为根据河北南网2011年9月-2012年8月风电运行数据统计得内陆风风电场和海风风电场上述3个统计量随季节变化数值。
表1 风电场不同季节输出功率的中位数、标准差变异系数和极差
参数风电场春季夏季秋季冬季中位数内陆风风电场0.9020.7780.5450.803海风风电场0.8780.7910.8520.816标准差变异系数内陆风风电场
0.6690.9061.0300.781海风风电场0.6640.7390.8390.822极差内陆风风电场2.4423.7854.4762.551海风风电场2.7463.7233.5233.301
注：表中数据为风电场功率输出值进行归一化处理后的数值，归一化过程中的基准值为风电场输出功率的算数平均值。
根据文献[4]可知，基本统计量中，中位数越大、标准差变异系数越小、极差相对较小时，风电功率特性相对较好。由表1可知，春季和冬季，风电功率特性为内陆风风电场优于海风风电场，夏季和秋季，风电功率特性为海风风电场优于内陆风风电场。
5 结论
a. 河北南网风电出力具有明显的波动性和随机性，风电出力变化范围大，相邻日出力具有不确定性。
b. 河北南网相邻风电机组、风电场在短时间尺度下存在互补性，风电总出力变化率不大；但是在长时间尺度下，风电出力则表现出很大的相关性。
c. 河北南网内各个风电场通过“风风互补”能够有效的减少风电日平均出力的变化率，提高风电场群功率预测的准确性；各个风电场通过与周边风电场相联系，扩大功率预测范围，能够有效提高系统安全稳定运行能力。
d. 河北南网的内陆风风电场和海风风电场功率特性随季节不同而不同，春季和冬季，风电功率特性为内陆风风电场优于海风风电场；夏季和秋季，风电功率特性为海风风电场优于内陆风风电场。
【相关文献】
[1] 汪宁渤．甘肃酒泉千万千瓦风电基地面临的挑战与应对措施[J]．电网与清洁能
源,2009,30(7):43-47．
[2] 林卫星，文劲宇，艾小猛，等．风电功率波动特性的概率分布研究[J].中国电机工程学
报,2012,32(1):38-46．
[3] 肖创英，汪宁渤，陟晶，等．甘肃酒泉风电出力特性分析[J].电力系统自动化,2010,34(17)：64-67．
[4] 陈贞，倪维斗，李政.风电特性的初步研究[J]. 太阳能学报,2011,32(2):210-215.
风电出力特性研究及其应用 风力发电是一种利用风能转化为电能的清洁能源技术。随着全球对可再生能源需求的 增加，风力发电已经成为重要的能源选择之一。由于风速的变化，风力发电的出力特性具 有复杂性，这给风力发电系统的设计和运行带来了挑战。研究风电出力特性及其应用具有 重要意义。 1. 风力发电的出力特性 风力发电的出力特性是指风力发电在不同风速条件下的发电功率。风速是影响风电出 力的主要因素，一般来说，风速越大，风力发电机的出力越高。由于风速的不稳定性和随 机性，风力发电的出力特性并不是简单地随着风速线性增长的。通常情况下，风力发电机 的出力特性呈现出一定的非线性特征，这就需要对风速与风力发电机出力之间的关系进行 深入研究。 研究风电出力特性的方法主要包括实验研究和数值模拟两种。实验研究是通过在现实 的风电场中进行试验，测量不同风速下的风力发电机出力，从而得到风电出力特性的数据。而数值模拟则是利用计算机软件对风电场的风速场进行建模，并通过数值计算得到风力发 电机的预期出力。这两种方法各有优势，可以相互补充，从而全面理解风电出力特性的规律。 风电出力特性受多种因素的影响，主要包括风场的地形、气候条件、气流湍流程度、 风力发电机的类型和参数等。地形对风场的影响尤为显著，山脉、建筑物等地形障碍物会 导致风速分布的非均匀性，从而影响风电的出力特性。气候条件也是影响风电出力特性的 重要因素，如环境温度、大气湿度等都会对风电出力产生一定的影响。 研究风电出力特性不仅有助于理解风力发电机在不同风速条件下的出力规律，还能为 风力发电系统的设计、运行和维护提供依据。在风力发电系统的设计中，了解风电出力特 性能够帮助设计者选择合适的风力发电机类型和参数，优化风电场布局，从而提高发电效率。在风力发电系统的运行和维护中，实时监测和预测风电出力特性能够帮助运维人员及 时做出调整，确保系统的安全稳定运行。 研究风电出力特性还可以为风力发电的规划和政策制定提供参考。通过对不同地区的 风电出力特性进行分析，可以优化风电布局，提高风电的利用率，从而为地方能源规划和 政府决策提供科学依据。
风电出力特性研究及其应用 风力发电是一种清洁、可再生的能源，其发展受到了全球各国政府和社会的广泛关注 和支持。随着风电装机容量的不断增加，风电出力特性的研究和应用也变得越来越重要。 本文将就风电出力特性的研究现状、影响因素和应用进行介绍和分析。 一、风电出力特性的研究现状 风电出力特性是指在一定的时间尺度内，风力发电机组的发电功率与风速之间的关系。通常情况下，风速越大，发电功率也就越大，但是风电出力特性并不是简单的线性关系， 而是受到多种因素的影响。目前，对于风电出力特性的研究主要包括以下几个方面： 1. 风力发电机组的功率曲线特性：风力发电机组的功率曲线是指在不同的风速下， 发电机组的发电功率输出情况。一般来说，风力发电机组的功率曲线呈现出“S”型曲线，即在较低的风速下，发电功率较小；在中等风速下，发电功率迅速增加；当风速达到一定 值后，发电功率趋于稳定。 2. 风场的风速分布特性：风速分布是指在一定时间尺度内，不同风速的出现频率和 持续时间。通过对风速分布进行统计和分析，可以揭示出不同季节、不同气象条件下的风 场特性，为风电出力的预测和规划提供依据。 3. 风电出力的波动特性：由于风速的不稳定性和不确定性，风电出力也呈现出较大 的波动性。研究风电出力的波动特性，可以为风电系统的运行和管理提供支持。 4. 风电出力与系统可靠性：风力发电机组的可靠性是风电系统设计和运行的重要指 标之一，研究风电出力与系统可靠性的关系，可以为风电场的运行和维护提供技术支持。 二、影响风电出力特性的因素 风电出力特性受到多种因素的影响，包括外部气象条件、风电设备的性能特性和运行 管理等方面。以下是一些常见的影响因素： 1. 风速和风向：风速和风向是直接影响风电出力的主要因素。风速越大，风电出力 也就越大；而风向的变化也会影响风电出力的稳定性和波动性。 2. 风机型号和设计特性：不同型号和设计特性的风力发电机组在不同风速条件下的 出力特性可能存在差异，如功率曲线的斜率、启动风速等。 3. 风电系统的运行和管理：风电场的运行和管理策略，如运行模式、控制模式、维 护策略等，也会对风电出力特性产生影响。
目前我国生产的小型风力发电机按额定功率分为１０种，分别为１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ。其技术特点是：２～３个叶片、侧偏调速、上风向，配套高效永磁低速发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳、质量可靠，设计使用寿命为１５年。风轮的最大功率系数已从初期的０．３０左右提高到０．３８～０．４２，而且启动风速低，叶片材料已多样化：木质、铁质、铝合金、玻璃钢复合型和全尼龙型等。风轮采用定桨距和变桨距两种，以定桨距居多。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机，永磁材料使用的是稀土材料，使发电机的效率从普通电机的０．５０提高到现在的０．７５以上，有些可以达到０．８２。小型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构，以确保风力机在大风或台风情况下的安全。风力发电机组配套的逆变控制器，除可以将蓄电池的直流电转换成交流电的功能外，还具有保护蓄电池的过充、过放、交流卸荷、超载和短路保护等功能，以延长蓄电池的使用寿命。机组的价格较低，且适合于我国的低速地区应用。几种机组型号及技术参数见表３－４。 表３－４几种小型风力发电机组型号及技术参数 风电并网三大前沿问题有突破 新能源开发和能源危机是当前能源领域两大热点问题。 从能源的源头来说，人们把传统化石能源比作“昨天的阳光”，而新能源则是“今天的阳光”，可见人们对新能源的热衷程度。目前来看，由于太阳能发电成本较高，生物质能源有局限性，地热能、潮汐能又很有限，相比之下风电最受宠。
风电典型出力曲线 引言 风电作为一种清洁能源，具有可再生、无排放和资源丰富等优势，在全球范围内得到广泛应用。风电典型出力曲线是描述风电发电机组在不同风速条件下的发电能力的曲线。了解风电典型出力曲线对于风电场的运行和管理至关重要。本文将介绍风电典型出力曲线的概念、特点以及对风电场运营的影响。 风电典型出力曲线的概念 风电典型出力曲线是指在一定时间范围内，风电发电机组在不同风速条件下的平均发电能力的曲线。通常以风速为横坐标，发电能力为纵坐标，以曲线的形式展示。风电典型出力曲线可以反映出风电机组在不同风速条件下的发电能力变化，对于风电场的运行和管理具有重要作用。 风电典型出力曲线的特点 1.非线性变化：风电典型出力曲线通常呈现出非线性变化的特点。当风速低于 额定风速时，风电机组的发电能力较低；当风速达到额定风速时，发电能力达到最大值；当风速超过额定风速时，发电能力会逐渐下降。这种非线性变化使得风电机组在不同风速条件下的发电能力难以预测。 2.高度依赖风速：风电典型出力曲线表明，风电机组的发电能力高度依赖于风 速。当风速较低时，风电机组的发电能力较低，无法达到额定功率；当风速适中时，发电能力达到最大值；当风速过高时，发电能力逐渐下降。因此，风电场的发电能力与风速之间存在着密切的关系。 3.额定风速：风电典型出力曲线中通常会标注额定风速。额定风速是指风电机 组能够以额定功率运行的风速。在额定风速下，风电机组的发电能力达到最大值。了解额定风速对于风电场的运行和管理非常重要，可以帮助确定风电机组的运行状态和发电能力。 风电典型出力曲线对风电场运营的影响 1.发电能力预测：通过风电典型出力曲线，可以对风电机组在不同风速条件下 的发电能力进行预测。这对于风电场的运营和电力调度非常重要。通过准确预测发电能力，可以合理安排风电机组的运行，提高发电效率。 2.风电场规划：了解风电典型出力曲线可以帮助进行风电场的规划和布局。根 据不同地区的风速条件，可以选择合适的风电机组类型和数量，以最大程度地提高发电能力。合理规划风电场可以提高风电场的整体经济效益。
风电出力特性研究及其应用 风力发电被认为是清洁、可再生和低碳的能源，受到了越来越多的关注。风力发电机 的出力特性是分析和掌握风力发电机能量特性的基础。研究风电出力特性的目的是为了有 效地利用风能资源，提高风力发电机的发电效率，并为风力发电机的设计、运行和维护提 供依据。 风力发电机的出力特性受风速和风向等因素的影响。在一定的额定风速下，风力发电 机的出力随着风速的增加而增加，并达到最大出力。同时，在不同的风向下，风力发电机 的出力也会产生变化。 通过实验和模拟计算，可以得到风力发电机的出力特性曲线。根据出力特性曲线，可 以确定风力发电机的额定功率、额定风速和最大出力点等重要参数，为风力发电机的设计 和优化提供依据。同时，研究风电出力特性可以优化调度策略，提高风力发电的发电效 率。 1. 风电场规划与设计 风电场的规划和设计需要充分考虑风能资源的分布和风力发电机的出力特性。在选择 风力发电机类型和规格时，需要根据风电出力特性曲线来确定额定功率和额定风速等参数。同时，还需要考虑风力发电机的布局和配置方式，以充分利用风能资源。 2. 风电场的运行与调度 根据风电出力特性曲线，可以制定适当的调度策略，提高风力发电的发电效率。在风 速较低的情况下，可以通过调节叶片角度和变桨等方式来增加风力发电机的出力。在风速 较高的情况下，可以通过限制风力发电机的出力来保护设备。 3. 风力发电机的维护与运维 根据风电出力特性曲线，可以制定合理的维护和运维策略。在风力发电机出力低或运 行异常时，可以通过调节参数和检修设备来保持风力发电机的正常运行。 四、结论 研究风电出力特性有助于有效利用风能资源，优化风力发电机的设计和运行模式，提 高风力发电机的发电效率。在风电场规划、设计、运行和维护等方面，应充分考虑风电出 力特性的影响。
风电典型出力曲线 摘要： 一、风电概述 1.风电的概念 2.风电在我国的发展现状 二、风电典型出力曲线 1.风电出力曲线的定义 2.风电出力曲线的特点 3.风电出力曲线的影响因素 三、风电出力曲线的应用 1.电力系统调度 2.风电并网运行 3.风电消纳策略 四、提高风电消纳的措施 1.完善电网结构 2.提高风电预测技术 3.制定合理的调度策略 正文： 风电典型出力曲线是指在一定时间内，风电发电量随时间的变化情况。风电出力曲线是风电场并网运行的重要组成部分，对于电力系统的调度、风电并网运行以及风电消纳策略的制定具有重要的指导意义。
风电出力曲线的特点主要表现在以下几个方面： 1.间歇性：风电出力受风速影响，风速不稳定导致风电出力波动较大。 2.随机性：风电出力受气象条件影响，难以准确预测。 3.反调峰性：当电力系统负荷高峰时，风电出力可能处于低谷，而负荷低谷时，风电出力可能处于高峰。 风电出力曲线的应用主要体现在以下几个方面： 1.电力系统调度：通过分析风电出力曲线，可以合理安排发电机组的启停和出力调整，确保电力系统的安全稳定运行。 2.风电并网运行：风电出力曲线的分析有助于优化风电场并网运行方式，减少并网运行对电力系统的影响。 3.风电消纳策略：通过研究风电出力曲线，可以制定合理的消纳策略，提高风电消纳能力。 为了提高风电消纳能力，可以采取以下措施： 1.完善电网结构：加强电网建设，提高电网的输电能力和稳定性，为风电消纳创造条件。 2.提高风电预测技术：通过技术手段提高风电出力的预测精度，为电力系统调度和风电消纳提供准确的信息支持。 3.制定合理的调度策略：根据风电出力曲线，合理安排发电机组的运行方式，充分利用风电资源。 总之，风电典型出力曲线对于风电的消纳具有重要意义。
风电出力特性研究及其应用 一、风电出力特性研究 1. 风能资源的空间和时间分布特性 风能资源的空间和时间分布特性是影响风力发电出力特性的关键因素。在不同地理位置、不同海拔高度和不同季节，风速和风向的分布都呈现出明显的不同。通过对风速和风向的测量和分析，可以揭示风能资源的空间和时间分布规律，为风力发电的布局和运营管理提供科学依据。 2. 风机的功率曲线 风机的功率曲线是描述风机输出功率与风速之间的关系的重要指标。通常情况下，风机的输出功率与风速的关系呈现出一定的特定曲线，即在一定的风速范围内，风机的输出功率随着风速的增加而逐渐增加，达到额定功率后则保持稳定。研究风机的功率曲线可以为选择合适的风机型号和确定风机的运行工况提供依据。 3. 风电场的发电系数 发电系数是描述风电场整体发电效率的重要指标之一。它反映了风电场实际发电量与理论最大发电量之间的比值，是评价风电场整体发电效率和运行水平的重要依据。通过对风电场的发电系数进行研究和分析，可以发现风电场的发电效率和运行状况，为风电场的管理和优化提供依据。 1. 风电场的布局规划 风电出力特性的研究对于风电场的布局规划非常重要。通过对风能资源的空间和时间分布特性以及风机的功率曲线进行分析，可以选择合适的风电场布局方案，以最大程度地利用风能资源，提高风电场的发电效率和经济效益。 2. 风电场的运营管理 风电出力特性的研究对于风电场的运营管理具有重要意义。通过对风电场的发电系数进行分析，可以了解风电场的发电效率和运行状况，及时发现和解决运行中出现的问题，保障风电场的安全稳定运行。 3. 风电功率预测 基于对风电出力特性的研究，可以建立风电功率预测模型，预测未来一定时间段内风电场的发电功率，为电网调度和风电场的运营管理提供依据。 三、结语
风电场电力性能分析与评估 随着环保意识的增强和能源需求的不断增加，风电场的建设逐渐成为一种比较热门的能源开发方式。而在风电场建设和运维过程中，电力性能分析和评估则是至关重要的一环。 一、风电机组的电力性能主要指什么？ 风电机组的电力性能，是指风力发电机组在正常运转时所能够输出的电能大小和质量，通俗地说就是风机出力和风电叶片效率等。在风电场生产中，通常采用风机出力的统计值作为评价风电场发电量的依据。一般认为评估风电场电力性能的三个指标是：电量、发电效率、损失率。 二、风电场电力性能的评估标准是什么？ 目前，评估风电场电力性能的主要标准有三个，分别是：风电场电压、电流、功率因数和频率等电器参数符合国家有关规定；风电机组运转稳定、可靠；风电机组的电力性能与技术方案设计文件、合同或协议要求相一致。 在风电场电力性能评估中，除了符合规定的标准之外，还要注意以下几点： 1、风电场电网的信息交互需求清晰明确； 2、电力设备的运转状况和参数需得到实时监测； 3、风机运维管理要规范规范，确保数据的真实和可靠； 4、风电场的电力性能监测要做到全面、系统化和科学化。 三、风电场电力性能的分析与评估方法有哪些？ 风电场电力性能的分析和评估方法主要有以下几种： 1、用数据计算法
这种方法是通过根据风电场的实际运行情况，得到风电场的真实数据，然后对这些数据进行计算，分析电力性能和评估风电机组的运行。 2、建模模拟法 这种方法是先建立风电机组的数学模型，再将模型与风电场的实际运行情况有机地结合起来，在进行分析和评估。这种方法的优点是可以更加准确地预测风电场的电力性能。 通过以上方法，可以对风电场的电力性能进行分析和评估，为风电场后续的工作提供一定的参考和指导。 四、如何提高风电场的电力性能？ 提高风电场的电力性能有以下几个方面： 1、优化风电机组设计结构； 2、保持风电机组运转状态的多样性； 3、有针对性地进行风电机组的运维管理，确保运维设备的稳定性和性价比。 4、优化风电场的排布和运转策略，提高风电机组的利用率。 总之，对于风电场建设和运维而言，电力性能分析和评估是至关重要的一环。只有做好电力性能分析和评估工作，才能更加准确地评估风电场的发电能力和建议的产量，并为后续的工作提供有力的支持。
光热-光伏-风电联合出力特性分析和联合出力场景生成 及削减方法的研究 光热-光伏-风电联合出力特性分析和联合出力场景生成及削减方法的研究 随着全球能源需求的不断增加和环境问题的日益严重，可再生能源成为了解决能源和环境问题的重要途径。光热、光伏和风电是当前最常用和发展最成熟的可再生能源技术之一。光热利用太阳热能发电，光伏利用太阳光直接转化为电能，风电则利用风能发电。三者在可再生能源中具有重要的地位，其联合出力能够提高稳定性和可靠性，实现能源互补，减少对传统能源的依赖。 为了进一步研究光热-光伏-风电的联合出力特性，我们通过对各种环境因素、系统参数和发电能力的综合分析，得出以下结论： 首先，光热-光伏-风电的联合出力特性受到环境因素的影响较大。太阳辐射、风速等因子对系统的发电能力产生直接影响。光照和风速的变化将直接影响到系统的发电效率和稳定性。因此，在选择发电地点时，需要充分考虑到环境因素的变化情况，以便实现较好的联合出力效果。 其次，对于光热-光伏-风电系统的参数设计也有很大影响。光热、光伏和风电的发电能力和效率存在差异，需要合理配置系统参数。例如，光热和光伏发电能力较大，可以作为主要的发电方式，风电可以作为补充发电方式来提高系统的稳定性。同时，受到系统调控能力的限制，各个组件之间的协调配合也需要注意，以实现最大程度的联合出力效果。 最后，我们通过模拟和实验研究，生成了光热-光伏-风电
的联合出力场景。通过对历史数据的分析和建模，我们可以预测系统在不同环境条件下的发电能力，并生成相应的联合出力场景。这有助于我们更好地了解系统特性，合理规划发电策略。此外，我们还研究了联合出力的削减方法，即在发电能力超过需求时如何进行调节。一种方法是对系统进行负载控制，根据需求变化调整发电功率。另一种方法是将多余的电能储存起来，用于后续使用，例如电池储能技术。 综上所述，光热-光伏-风电的联合出力特性分析和联合出力场景生成及削减方法的研究对于推动可再生能源发展具有重要意义。通过深入研究和合理设计，可以提高系统的稳定性和可靠性，同时减少对传统能源的依赖，实现可持续发展。在未来的研究中，我们还可以进一步探索其他可再生能源技术的联合出力特性，为能源转型和环境保护作出更大的贡献 综合利用光热、光伏和风力发电技术的联合出力具有巨大的潜力，可以提高系统的能力和效率，并促进可再生能源的发展。通过合理配置系统参数和协调配合各个组件，可以实现最大程度的联合出力效果。通过历史数据的分析和建模预测，可以预测系统在不同环境条件下的发电能力，并生成相应的联合出力场景。此外，研究联合出力的削减方法，如负载控制和电池储能技术，可以在发电能力超过需求时进行调节。深入研究和合理设计可提高系统的稳定性和可靠性，减少对传统能源的依赖，实现可持续发展。进一步研究其他可再生能源技术的联合出力特性，将为能源转型和环境保护作出更大的贡献
风电出力特性研究及其应用 摘要：光伏、风力发电出力具有间歇性、波动性和随机性等不稳定特点，为 更好掌握风光发电出力特性，从年际、年、月、日时间尺度提出了风光发电出力特性指标 体系及互补性指标，并对某地已建单个风光电站出力过程进行了特性分析。 关键词：海上风电;出力特性;消纳问题 1 前言 风电产业是我国战略性新兴产业的重要组成部分，风力发电是可再生能源领域中技术 成熟、最具规模开发条件的发电方式之一。积极有序开发风能资源，对于增加清洁能源供应、促进能源结构调整和节能减排具有重要意义。 2 海上风电出力特性分析 目前，某地风电项目正处于初步发展阶段，有较多阻碍性因素制约该项目工程的正常、有序发展，基本表现为海上风力监测工作不到位、有用数据较少和出力历史数据不足。因 为因素严重阻碍了海上风电项目的有效建设，所以需要应用研究框架，结合相关数据，研 究出力特性。探究该框架研究风力出力问题时，需要综合分析实际数据和数据模拟两方面 的数据，以获得风力出力参数，研究人员再结合测风数据模拟出力的具体情况得出出力特性。其一为波动性，主要因为风能的随机性特征，在此种特性影响下，会导致风电出力具 备波动性特性。海上风速与陆上风速在不同气候条件的影响下有较大差异性。在海上风能 分散性的影响下，海上风力分布范围较广，功率密度低。基于上述内容，可以了解到海上 风电出力期间会有较大的波动情况，无明显的变化规律可循，且出力波动通常在0%～100%，因此海上风电会发生连续数日大出力、小出力情况。其二为随机性，此种特性可以间歇性 出现。若对单独研究一个风电场，对每日发电量进行连续数天的平均计算，最终可能会出 现相同的结果，但是对每天不同时段平均发电量进行计算，结果差异明显。 3 海上风电消纳问题分析 3.1 风电消纳特点与消纳问题 现阶段，处理海上风电消纳问题时多采用安装布置电力储能设备法，以此在控制出力 波动性的前提下，可以有效进行消纳。但是，我国在近几年才开始研究海上风电，消纳处 理方面还存在一定问题，这对风电并网、能源有效存储与传输会产生不良影响。当前海上 风电消纳特点主要表现为海上风电场以装机容量为标准判断、处理问题。如果出力情况为 标准值的85%左右，分析出力密度曲线可见其明显升高，此为单一海上风电场消纳特点。 观察多个风电场出力随总装机容量变化的情况，可以了解到出力总装机容量在35%～80%，呈现出反调峰情况，具有较高的出力概率且程度非常强烈。若在有较大差异的系统负荷峰 谷处应用海上风电场，会增加系统调峰难度，且潮流呈现多样性。分析系统负荷情况，发 现其具有季节性特点，即冬低、夏高，这说明冬季处理海上风电场的消纳问题难度较大，
风力发电出力相关性分析 摘要：近年来新能源项目不断实施大规模并网，对电力系统有效调整频率、 调整峰值、调度等多个层面影响较大，致使电网调度过程中难度增加。对于电力 系统来说，由于风力发电存在随机波动性强、可控制低等缺陷，造成处理控制能 力弱化，不能实现负荷的精准预测，导致风力发电大规模并网后稳定性、电能质 量及其电能调度等方面都存在一定缺陷，降低了电网安全运行系数。因此，必须 从不同时间、空间来挖掘风力发电出力相关数据，全方面了解风力发电并网特性，为分析并网困境提供可靠的数据支撑。风能和太阳能发电具有互补性，风光互补 发电系统作为可再生能源利用的一种形式，有着广泛的应用前景。对于常规电网 不能到达的偏远地区，风光互补发电系统是解决电力供应问题的一种手段。 关键词：风力；发电；相关性 风力发电将可再生的清洁风能转化成电能，发展风电是低碳能源转型的重要 途径。风速是一个随时间变化的量，因而风电场出力波动性如何得到抑制是大型 风电基地建设必须考虑的问题。早期风电场的波动由电网的可接纳性予以缓解， 而今随着新能源装机容量的增加，源端配置储能等自身缓解波动性的要求逐渐被 提出。而通过风电场自身的组合缓解出力的波动性，则是一种较为经济的方法。 一、风电出力特性 1、风电出力的波动性和不确定性。风能的随机性、分散性以及风电机组的 特性导致了风电出力的波动性：风能的随机性：风速受气候地形等自然因素的影 响一直处于变化状态；风能的分散性：风能的功率密度较低，分布于广阔的空间 范围；风电机组自身条件的限制：对于绝大多数风电机组来说，自身运行和控制 性能还是不够完善，功率波动的抑制能力有待加强。风电出力的随机性和模糊性 导致了风电出力的不确定性。随机性是由风能的随机性造成的，由于风速的变化 导致了风电出力会在零到风电机组的额定功率之间变化，加剧了风电机组出力的 不确定性；由此带来的后果是风电出力的难以预测性，现有的风电出力预测方法
风能发电在电力系统中的特点 风能是一种清洁的、有可靠成本效益的发电资源，具有很高的环境效益和社会效益。随着风电技术发展，我国风电装机容量不断上升，风力发电将逐步成为电力系统重要的电力来源。但受自然、技术等因素影响，风力发电引起的电压波动、闪变和谐波等电能质量问题阻碍了其发展。本文结合风电的运行特点，风电的并网方式，风电调频调峰以及风电调度对风电在电力系统的特点作出分析。 0引言 新能源的使用正在逐步为人们所重视，光伏、风电等新能源发电系统装机容量也在逐年扩增，根据往年的数据，预测在2020年左右风机的装机容量将达到2亿千瓦。但大规模风电具有随机波动性以及不可准确预测性，造成了电力系统调度运行方面的困难，由于风电场和电网建设不同步、风电特性和电网调峰能力不匹配等原因，在一些地区出现了弃风现象，造成了能源浪费和经济损失，导致弃风消纳问题在中国的形势极为严峻。针对风电运行的特点，可以优化风电调频，进行风电功率预测，设计风电接入电网的序列优化调度，完成风电并网后从不同时间尺度上通过优化达到经济、可靠、安全运行的目标。 1风电运行特点 （1）风电出力具有随机性、波动性，风电出力随机性及波动性明显。波动幅度大并且波动频率也无规律性; （2）风电出力有时与电网负荷呈现明显的反调节特性一“高风速或低负荷”; （3）受气象因素影响，风电出力日间可能波动很大，以至于在极端情况下，风电出力可能在0～100%范围内变化; （4）风电年利用小时数偏低，风电场年利用小时数参差不齐，一般在2000h 左右。我国2018年风电年平均利用小时数为2095; （5）风电功率调节能力差，风电功率特性决定风机出力随风力变化而变化，风机在采用不弃风的方式下，只能提供系统故障状况下的有限功率调节。机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得风电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。 2风电并网的方式 风电并网主要有两种方式：分散接入方式、集中接入方式 （1）分散接入主要用于风电开发规模小，以就地消纳为主的情况，这种方式下，风电接入电压等级低对系统运行造成的影响也比较小。目前，欧洲等发达
广东海上风电发展及出力特性分析 摘要：海上风电是“十三五”及中长期广东最具规模化发展潜力的可再生能源，对于推动全省能源结构转型升级具有重要意义。充分分析海上风电的出力特性是开 展后续研究先决条件。本文从风速、出力概率、出力特性等方面深入分析广东中 部沿海某海上风电的出力情况，提出在对于电源替代及网架校核不同目的时，海 上风电场出力率的选择方案并提出相关建议。 关键词：风速；出力概率；出力特性 Research on the Development and Power Output Characteristics of Offshore Wind in Guangdong WANG Yijun1，LU Geng2 （China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Guangzhou 510663，China） Abstract：Offshore wind power is the renewable energy with the greatest potential for scale development，which has the great significance to promote the transformation and upgrading of Guangdong energy structure during “13th Five-Year” and the long-term. A thorough analysis of the output characteristics of offshore wind power is a prerequisite for the follow-up studies. This paper analyzes the wind speed characteristics，output probability，output characteristics of a certain offshore wind power in Guangdong central coast. Propose the selection scheme of the offshore wind output rate in power replacement study and grid check study，as well as the relevant suggestions. Keywords：wind speed；output probability；output characteristics 引言 随着能源供给侧改革的不断深入，清洁能源的开发利用已成为我国能源产业的发展方向，成为推动社会可持续绿色发展的战略举措。广东省海上风电资源丰富，发电利用小时数相对 较高，技术相对高端，是清洁能源发展的前沿领域，具备规模化发展的潜力。 广东省拥有4114公里海岸线和41.93万平方公里辽阔海域，沿海风力资源丰富。《广东 省海上风电发展规划（2017-2030修编）》提出，“十三五”期间广东省规划开工建设海上风电1200万千瓦，投产海上风电200万千瓦，到2030年底，建成投产海上风电装机容量约3000 万千瓦。 目前，广东省尚无完全投产的海上风电项目，缺乏实际运行数据，基于实测风速对于广 东海上风电出力的预测及特性分析研究较少。本研究基于广东省中部沿海某规划海上风电测 风数据，对其出力进行预测并分析其特性，为海上风电场确定送电方向、拟定输电方案提供 技术支撑。 1、海上风电发展情况 2017年，全球海上风电装机容量达1881.4万千瓦，占风电总装机的比重由2011年的 1.73%上升至2017年的3.49%。14个国家已建海上风电场，欧洲占据10席，尤以英国、德国、丹麦、荷兰、比利时五国为主，亚洲国家以中国、日本、韩国三国为主，美国在2016 年实现海上风电零的突破。截止2017年底，欧洲共有4149个并网海上风电机组，分布于11个国家的92个海上风电场，装机容量占全球装机的87%。 2017年，中国海上风电取得突破进展，新增装机共319台，新增装机容量达到116万千瓦，同比增长97%，累计装机达到279万千瓦。 进入“十三五”以来，广东海上风电发展迅速，目前广东省首个海上风电示范项目珠海桂 山海上风电项目12万千瓦已有3台风机并网发电。广东省规划海上风电场址23个，总装机 容量6685万千瓦，包括：近海浅水区（35米水深以内）海上风电场址15个，装机容量985
山西电网风电出力特性及消纳形势分析 任爱平;李旭霞;胡迎迎 【摘要】根据2013年山西风电5 min间隔出力及电网负荷8760 h数据，分析 了山西风电的出力特性，主要包括与风电消纳相关的年特性、日特性、保证容量系数、有效出力系数、调峰特性，可为远期的风能开发规划及风电消纳能力提供参考。在此基础上，结合“十三五”期间山西风电开发规模以及电网规划，对山西电网风电消纳形势进行了研究探讨。%According to a whole-year output data of Shanxi wind power ( every 5-minute interval data and 8 760 hours load data), this paper has analyzed the wind power characteristics related with wind power accommodation, mainly including the seasonal and daily features, ensured capacity, effective power and peaking characteristics of Shanxi wind power,which can provide reference for long-term planning of wind source development and wind power accommodation. Finally, the capability of Shanxi wind power accommodation is explored combining with the wind power development scale and power grid planning during the Thirteenth Five Years period. 【期刊名称】《山西电力》 【年(卷),期】2016(000)003 【总页数】4页(P41-44) 【关键词】风电;出力特性;规划;消纳 【作者】任爱平;李旭霞;胡迎迎
面向电网运行的新能源出力特性指标体系研究——风电出力 特性指标体系 王建学;张耀;万筱钟;张小奇 【摘要】由于风电出力具有明显的不确定性,依靠现有的风电特性指标,无法确定风电出力曲线的基本形状,一定程度上限制了风电特性指标在电网运行中的实际应用.引入了指标体系的时段属性概念,提出面向系统运行的风电出力特性指标体系.其中,指标“全日平均出力”表征了全天风电出力水平,指标“峰谷时段风电出力中位数差”表征了风电出力对系统调节能力的影响.指标“峰时段风电最小出力”表征了峰荷时段风电对电网运行的最小支撑,指标“谷时段风电最大出力”表征了谷荷时段风电对电网运行的最大挑战.以某地区5个风电场为例,计算了所提评价体系的各类指标,对历史风电出力曲线进行分类并形成多条典型风电出力曲线.计算结果说明了所提指标体系计算方便,物理意义直观,有助于开展系统运行的实际工作和相关研究. 【期刊名称】《电网与清洁能源》 【年(卷),期】2016(032)002 【总页数】11页(P42-51,57) 【关键词】风电;指标体系;峰谷时段;曲线分类 【作者】王建学;张耀;万筱钟;张小奇
【作者单位】西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049;西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049;国家电网公司西北分部,陕西西安710048;国家电网公司西北分部,陕西西安710048 【正文语种】中文 【中图分类】TM714 Project Supported by the National Natural Science Foundation of China （51277141）；the National High Technology Research and Development Program of China（863 Program）( 2011AA05A103）. 节能减排是世界能源发展的大趋势，而风力发电作为当前最为成熟的可持续能源利用技术，在全世界范围内得到了大力发展。伴随着大规模风电接入电网，由于风速具有随机性、间歇性等特点[1]，风力发电给电力系统规划和运行带来了众多的挑战。因此，如何应对风力发电的随机性和间歇性，一直是风电并网研究领域的研究热点[2-3]。 随着风电装机容量的不断提高和风电出力历史数据的大量积累，风电数据的整理分析工作也已经逐渐展开，但是尚未形成一套公认的、行之有效的评价指标体系。作为对比，日负荷曲线在多年前就形成了一套公认的、较成熟的评价指标体系[4]。其主要原因在于，日负荷曲线通常具有一定的典型形状，比如双峰曲线（早高峰和晚高峰）。此时通过定义一些简单的统计指标，比如日最大/最小负荷、日峰谷差/峰谷差率等等，电网运行人员可以直观地得到日负荷曲线的大致轮廓。以这些定量指标为基础，运行人员就能够安排电网运行方式，比如制定机组开机计划、配置机组调峰容量等。然而与负荷曲线不一样，风电出力曲线的形状各不相同。如果仅依据上述类似的简单指标，运行人员很难得到风电出力曲线的大致形状，也就难以根据这些指标进行合理决策，给电网日常运行工作带来了较大困难。换句话说，现有