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风电场与电网的匹配风电场穿透功率极限的确定及其探讨发表时间：2008-12-23T11:19:00.530Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：王军[导读] 本文围绕风电场穿透功率极限，引入相关重要概念的同时，概括并提出几种风电场穿透功率极限的计算方法，结合实际算例，进行各个计算方法之间的对比分析。
摘要：风力发电技术有着很多课题值得我们去深入研究，如风电场电能质量各项指标研究及其改善、风电场对电力系统的综合影响分析、风电在电网的最佳比例等等。
其中风电场与电网的匹配--风电场穿透功率极限的确定始终是风力发电一大重点课题。
本文围绕风电场穿透功率极限，引入相关重要概念的同时，概括并提出几种风电场穿透功率极限的计算方法，结合实际算例，进行各个计算方法之间的对比分析。
关键词：电网风力发电穿透功率0 引言风是人们非常熟悉的一种自然现象，是地球表面大气层各处之间存在气压差的结果。
人类利用风能已有数千年的历史。
我国也是世界上最早利用风能的国家之一，明代的灌溉用风力水车等都是我国早期利用风能的痕迹。
我国是一个风力资源非常丰富的国家之一，东南沿海、内蒙古北部新疆甘肃等地区属于风能资源丰富的地区，有很好的开发利用条件和前景。
风能属于可再生能源。
从可持续发展角度看,选择风力发电可以延缓煤、石油、天然气等常规能源日益严峻的枯竭趋势。
风力发电具有明显的环境效益，主要表现在它不排放任何有害气体和不消耗水资源。
如果按照以每KW.h消耗380g标准燃煤为例，评估装机容量10万KW，年发电量2.3亿kW·h的风电场环境效益来看，每年可以节约大约标准煤8.74万吨，可减排烟尘1150吨、灰渣2.76万吨、二氧化碳26.5万吨、氮氧化物1035吨、二氧化硫1403吨。
上述风电场的环境效益估计每年约4000万元，而且这不仅仅是它的环境效益，其社会效益更是无可估量。
目前，风力发电不仅是风能利用的主流形式，又是在新能源开发利用中技术最成熟、发电成本日益降低、商业化规模最大的发电方式。
摘要风能是一种可再生无污染的绿色能源。
它是一种取之不尽、用之不竭、无需开采、运输的新能源。
利用风能发电则是当今世界各国为解决能源紧缺，提高环境质量的一项有效措施。
风资源最大的特点就是风速的大小和方向的随机性，风的这种特性决定了风力发电厂输出功率的随机性。
随着国内风力发电事业的不断发展，百兆瓦级的风电场将会越来越多，这种大型风电场并网运行将会对系统造成较大的影响。
对于大型并网风电场并网对系统正常运行造成的影响，可以通过计算并网风电场的最大穿透功率，来解决大型风电场并网给系统带来的电压和频率扰动等问题，进而提出了一种风电场穿透功率极限计算的优化方法。
论文主要内容如下：1．通过介绍风电场并网对电力系统的电压和频率等一系列的影响，来引申出计算风电场并网的极限穿透功率的重要性；2．介绍了计算风电场极限穿透功率的几种方法，通过对这些方法的认识，了解到这些方法中的不足之处，进而去寻求一种更准确、更快速的方法来计算风电场极限穿透功率；3．由于求解风电场穿透功率极限时，如若考虑到系统各种运行方式的话，计算量将会很大，为了能够减少计算量，本文提出了一种基于近似线性规划的风电场穿透功率极限优化的改进算法，通过近似线性规划方法，将原计算风电场穿透功率极限的非线性目标约束函数作线性化再应用线性近似解去逼近非线性真实解。
应用该方法可以快速准确地求取风电场穿透功率极限。
通过在IEEE39节点系统上仿真计算，验证了所提方法的有效性及其快速准确的特点。
关键词：电力系统，风力发电场，穿透功率极限，近似线性规划ABSTRACTThe wind power is a kind of renewable green power resources. It is a permanent source with not to exploiting and transporting. To solve the problem of energy's shortage and improve the environment quality, a lot of countries use wind power to produce electricity. The power output of a wind power plant is stochastic, which is determined by the wind and wind turbine generators. With the development of wind industry, there will be more wind plants of 100MW.This kind of large wind plants will bring many problems to the power system's operating. About the normal operating influence of large wind plants interconnected the power system, can solve the problems about the voltage and frequency waves through calculating the wind farm penetration. The paper introduces an optimal method based on approximate linear programming for calculating the wind farm penetration. The major research and contributions are as follows:1. Through with introduces of series influences about system voltage and frequency when the wind farm interconnected the power system, put out the important of calculating the wind farm penetration.2. Introduce series measures about calculate the wind farm penetration, through recognize this measures, to understand the shortcomings of it, and look for a more accuracy and more faster measure to calculate the wind farm penetration.3. If more system operation modes are taken into account, the calculation of wind farm penetration will be more complicated. This paper introduces an optimal method based on approximate linear programming for calculating the wind farm penetration. This method gets the object function and constraint function approximately linearized first. Then it uses the linear solution to find the accurate solution. The results on New England 39 system demonstrate that this method is rapid, precise and effective.Keywords: Power systems, Wind Farm, Penetration, Approximate Linear Programming目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪言1.1课题背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3国内外概况 (2)1.3.1国外风力发电发展概况 (2)1.3.2国内风力发电发展概况 (3)1.3.3国内外现状和发展 (4)1.4大型风力发电场的并网主要问题 (5)1.5论文的主要工作 (7)1.5.1研究主要内容 (7)1.5.2研究方案路线 (7)1.5.3论文主攻方向 (8)2风力发电系统介绍2.1简述 (9)2.2风资源特性 (9)2.2.1高度的影响 (9)2.2.2风功率密度 (10)2.3风力发电机介绍 (10)2.3.1风力发电机的类型 (11)2.3.2风力发电机的调速装置 (14)2.3.3风力发电机的运行与控制 (14)2.3.4风力发电机并网控制方式 (15)2.4风力发电机的功率特性 (16)3风电场穿透功率极限计算3.1简述 (17)3.2风电场穿透功率极限定义 (17)3.3影响风电场穿透功率极限的主要因素 (18)3.4风电场穿透功率极限计算方法 (18)3.4.1基于电力系统暂态稳定算法 (19)3.4.2基于机会约束规划算法 (20)3.4.3基于随机规划的并网算法 (21)3.4.4基于二阶泰勒展开式搜索计算方法 (22)3.4.5基于静态安全约束的方法 (22)4风电场穿透功率极限的近似线性规划优化算法4.1概述 (24)4.2 近似线性规划 (24)4.3设计步骤与框图 (25)4.4极限穿透功率的近似线性优化计算方法 (26)4.5风电场极限穿透功率优化计算步骤 (27)4.6算例仿真分析 (28)4.7结论 (30)5总结与展望 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (35)1 绪言1.1课题背景目前,并网型风力发电机组是风力发电的主流形式。
风电场穿透功率极限计算方法研究随着可再生能源的发展，风电场日益重要，但是如何有效控制风电场穿透功率极限变得尤为重要。
为此，本文重点研究了风电场穿透功率极限的计算方法。
一、本原理1、风电场穿透功率极限的计算方法以及前提条件风电场的穿透功率极限计算方法的基本原理主要依赖于一下两个参数。
首先，风电场的风机装机容量，用来衡量风电场的风电功率，其容量计算公式为：有功功率＝风机装机容量×风速3/2。
此外，考虑到风电场穿透功率极限对系统和网络发电质量有影响，还需要考虑到系统损耗，用η表示，其容量计算公式为：η×风机容量。
2、风电场穿透功率极限计算方法基于以上两个参数，风电场穿透功率极限的计算公式可以表示为：Pth=×风机容量× [1-(Vcut-Vwind) / (Vrated-Vwind)]^2中，Pth为风电场穿透功率极限，η表示系统损耗，Vcut为过静止风速，Vwind为风机投入运行风速，Vrated为风机额定风速。
二、用当风机投入运行时，由于风速会经过不同的变化，风电场穿透功率极限也会随之发生变化。
因此，采用上述计算方法可以有效控制风电场穿透功率极限。
控制穿透功率极限的具体步骤如下：1、根据风电场风机的容量，确定风电场穿透功率极限的额定值。
2、根据实时风机风速和穿透功率极限的额定值，用风电场穿透功率极限计算方法计算穿透功率极限，并进行实时调整。
3、根据穿透功率极限，对风电场发电效率进行调整，以保证发电质量。
三、论综上所述，风电场穿透功率极限的计算方法是风电场控制发电质量的有效手段。
基于此，需要更多的研究来提高计算方法的准确性和有效性，以满足不断发展的可再生能源技术的要求。
基于极限学习机的风电功率预测研究基于极限学习机的风电功率预测研究1. 引言近年来，风能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。
风电是利用风能将其转化为电能的一种技术，已经在全球范围内得到广泛应用。
然而，由于风力发电受气象条件的影响较大，风电功率的预测变得尤为重要。
准确地预测风电功率可以提高风电场的运行效率，优化电力系统的调度，减少能源浪费和环境污染。
因此，本文将基于极限学习机（Extreme Learning Machine，简称ELM）方法对风电功率进行预测研究。
2. 极限学习机的原理极限学习机是一种单隐层前馈神经网络，其核心特点是随机初始化隐层的输入权重和偏置，然后通过解析解的方式快速求解输出层的权重。
相较于传统的神经网络，ELM具有训练速度快、泛化能力强等优势。
该方法已经在多个领域得到成功应用。
3. 数据准备本研究采用来自某风电场的历史风速和风电功率数据进行分析和建模。
为了提高预测精度，本文还考虑了其他与风电功率相关的因素，包括温度、大气压强、相对湿度等。
经过数据清洗和预处理后，得到了可用于建模的数据集。
4. 模型建立首先，将数据集分为训练集和测试集。
然后，利用ELM建立风电功率的预测模型。
在建模过程中，选择了合适的激活函数和隐层神经元数量，并使用交叉验证方法调整超参数。
最后，利用训练好的模型对测试集进行预测，评估模型的预测性能。
5. 结果分析通过与其他常用的预测方法进行对比，发现基于ELM的风电功率预测模型具有较高的预测精度和较低的计算成本。
同时，分析了预测结果和实际观测值之间的差异，并找出了可能的改进方向。
6. 讨论与展望本研究基于ELM方法对风电功率进行了预测研究，取得了一定的成果。
然而，还存在一些问题待进一步研究和解决。
例如，如何更好地选择激活函数和隐层神经元的数量，如何处理异常值和缺失数据等。
此外，未来可以考虑引入更多的因素，如风向、地理位置等，以进一步提高预测精度。
7. 结论本研究基于极限学习机的风电功率预测研究表明，ELM方法可以有效地应用于风电功率预测，并具有较高的预测精度和较低的计算成本。
2008年 第5期 商品储运与养护第30卷 总第167期 STORACE TRANSPORTATION & PRESERVATION OF COMMODITIES【收稿日期】2008-03-17【作者简介】廖俊龙，福建电力培训中心。
·设备与设施·风电穿透功率极限的计算与分析□ 廖俊龙（福建电力培训中心，福建 福州 350009）【摘 要】建立了异步发电机的稳态数学模型，表明风电穿透功率极限是系统的网络结构、风电并网节点位置、负荷水平、机组的最小出力限制、系统对电压水平的要求、风电场无功补偿容量等因素综合作用的结果，制约系统风电穿透功率水平的主要原因是风电功率注入引起的节点电压越限。
【关键词】风电穿透功率极限；异步发电机；潮流计算【中图分类号】 ○212 【文献标识码】 B 【文章编号】 1007-4538（2008）05-0104-02Calculation and analysis on the Wind power penetration limit□ LIAO Jun-long (Fujian electric power training center,Fuzhou 350009,China)【Abstract】This paper establish a steady-state asynchronous generators mathematical model,showed that wind power is the ultimate power through the network structure, wind power and network node location, load level, the smallest unit of output restrictions, the voltage level of system requirements , Wind farm capacity of reactive power compensation factors such as the result of restricting power system wind power penetration level of wind power is the main cause of the node into the voltage limit.【Key words】wind power penetration limit; asynchronous generator; flow calculation风电穿透功率是指系统中风电场装机容量占系统总负荷的比例。
风电场穿透功率极限计算方法及发展Ca lcu la ti o n M e tho d o f the W ind Pow e r Pe ne tra ti o n L im ito f W ind Fa rm and Its D e ve l o pm e n t吴 颖1 赵 岩2 蒋传文1 李伯颐1(上海交通大学电气工程系1,上海 200030;上海市电力公司电力交易中心2,上海 200122)摘 要:简要介绍了国内外风电的应用背景和使用概况以及风力发电的一些基本概念。
论述了风电入网后对系统的各种影响,同时引入了风电场穿透功率极限的概念。
以风电入网后系统安全稳定为准则,详细介绍了基于电力系统暂态稳定分析的时域仿真法、基于机会约束的智能优化算法、基于随机规划的混合智能算法等三种计算穿透功率极限的方法。
关键词:风力发电 时域仿真法 机会约束规划 随机规划 智能优化中图分类号:T M315;TK3 文献标志码:AAbstract:Both the app lication backgr ound and the usage situation of wind power generation in domestic and overseas are intr oduced concisely,foll owed by s ome elementary concep ts res pect with wind power generati on .Various influence p r oduced by wind power composing int o power grid is discussed and the concep tion of the li m it of wind penetration power is also p resented .W ith the criteria of keep ing security and stability of the grid,three methods,i .e .,the ti m e domain si mulati on based on analysis of power system transient stability;the intelligent op ti m izati on algo 2rithm based on chance 2constrained;and hybrid intelligent algorithm based on random p lanning,which are used to calculate wind power penetra 2ti on li m it are exp lained in detail .Keywords:W ind energy generati on Ti m e domain si m ulati on Chance 2constrained p lanning Random p lanning I ntelligent op ti m izati on 国家八六三高技术项目资助(编号:2007AA05Z458)。
基于粒子群优化算法的并网风电场穿透功率极限研究作者：姜天斌秦磊来源：《科技风》2018年第25期摘要：本文建立了基于机会约束规划思想的风电穿透功率极限求解模型，并应用粒子群算法求解该模型，以IEEE3机9节点测试系统为例，得出系统的网络结构是影响风电穿透功率极限的一个重要因素，不同节点接纳风电能力不同，并评估了算法在仿真计算风电穿透功率极限问题方面的可行性。
关键词：风力发电；风电穿透功率极限；粒子群算法1 绪论随着我国经济迅猛发展，资源短缺和环境恶化问题的突出，重视开发和利用可再生且无污染的清洁能源已是大势所趋。
风力发电作为目前应用最广、技术最为成熟的可再生能源发电方式，近年来得到了长足发展。
但由于风能固有的随机性、间歇性和波动性，对于一个固定的地区电网，风电接入容量过大会给电力系统的安全稳定运行带来一些挑战。
无论在风电场并网的规划设计阶段还是风电场实际并网运行过程中，确定系统的风电穿透功率极限值，是必要并且极其迫切的。
本文引入机会约束规划理论建立了计算模型，并采用粒子群优化算法求解数学模型。
2 风电穿透功率风电穿透功率极限有很多种定义形式，1998年J.E.Christensen在国际大电网会议上提出的WPP是指系统所能接受的最大风电场容量和系统的最大负荷的比值。
R.A.Schlueter等人将WPP定义为系统所能接受的最大风电场容量与系统容量的比值。
我们国家所说的风电穿透功率极限即WPP大多如下定义：在满足一定技术指标的前提下，系统能够接受的最大风电场装机容量占系统最大负荷的百分比，即：WPP=系统能够承受的最大风电场装机容量系统最大负荷×100%（1）由（1）可知，系统可接入的风电功率极限值，是一个百分比。
由于我国电网建设的政策是跨区域性大电网互连，因此电网的规模和容量越来越大，通过对电力系统入网风电场的实际运行情况和统计数据研究，我国的WPP在10%—30%是可行的。
本章引入机会约束规划理论建立了风电穿透功率计算模型，并使用粒子群优化算法对其进行求解。
基于风险约束的风电场穿透极限功率优化计算Optimal Calculation of Wind Power Penetration Limit Based on Risk Constrained Programming曾利华1贾宁2侯元柏3Zeng Lihau 1Nin Jia g 2Hou Yuanbai 3（1、河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄0500312、中电国际新能源控股有限公司，上海2000863、河北建投燕山（沽源）风能有限公司，河北沽源076550）（1.Hebei electric power design and research institute,Shijiazhuang,050031 2.China Power International New Energy Holding Ltd.,Shanghai,2000863Hebei construction investment YANSHAN Wind power Co.,LTD,Guyuan,076550）引言当今能源危机的阴影正日益困扰着人类的生产和生活，为了解决这个问题，人们开始把目光投向风能这种取之不尽、用之不竭的清洁能源。
但是，自然界风的变化是很难预测的，风速和风向的变化，影响着风力发电机发出的功率，出力变动大是风力发电的特点。
由于这种功率的不稳定性，对于系统的影响是显而易见的。
随着国内风力发电项目的增加和百兆瓦级风电场的出现[1][2]，因风电场注入电网功率的变动，而造成的对电网的影响将会越来越引人注目。
根据美国的风场经验，即使由数十台风力发电机组成的风场，通常1分钟最大出力变动达40％左右[3]。
较大容量的风电在并网后，会给电网带来机网协调问题[4]，包括以下几方面：（1）电能质量；（2）稳定性；（3）发电计划与调度；（4）容量可信度等[5][6]。
因此，利用含风电场的混合系统的随机模拟运算，在不同的风况下，计算出某置信条件下的风电穿透极限对于系统的影响就有十分重要的意义。
