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用于弃风电量计算的样板风机选择方法_王勃

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基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究_姜文玲_冯双磊_孙勇_王勃_汪宁渤

基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究_姜文玲_冯双磊_孙勇_王勃_汪宁渤

Study on Energy Loss Calculation During Wind Power Curtailment Based on Wind Speed Measured by Turbine Nacelle Anemometers
JIANG Wenling1, FENG Shuanglei1, SUN Yong2, WANG Bo1, WANG Ningbo3, GUO Lingxu4
(1. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China; 2. Jilin Electric Power Corporation Limited, Changchun 130021, Jilin Province, China; 3. Gansu Electric Power Corporation Wind Power Technology Center, Lanzhou 730050, Gansu Province, China; 4. Tianjin Electric Power Dispatching and Control Center, Hebei District, Tianjin 300010, China) ABSTRACT: To accurately assess the energy loss of wind farm during wind power curtailment, a new method to calculate theoretical power of wind farm and energy loss due to wind power curtailment, which is called nacelle wind speed method, is proposed. A mapping relation based on output power of wind power generating unit under normal operation and the wind speed measured by turbine nacelle anemometers is established, and using the established relation to the time-interval of wind power curtailment, the theoretical power of wind farm and the energy loss due to wind power curtailment are calculated. To research the reliability of the proposed method, the impacts of measured deviation of instruments, the fluctuation of the turbine’s wake and the operating status of turbines on calculation result of theoretical power are analyzed, and a conversion method of wind speed measured in turbine nacelles under the conditions of being operated and being shut down of wind turbines is given. The wind power speed data measured in wind farm is used to validate the correctness of the proposed nacelle wind speed method, and validation results show that the average correlation coefficient of theoretical power calculated by the proposed nacelle wind speed method is 0.9660, the average root-mean-square error is 1.87%, the average error of calculated theoretical power is 0.68%. Using the proposed nacelle wind speed method, higher calculation accuracy can be

新疆区域风电场弃风电量计算实施细则

新疆区域风电场弃风电量计算实施细则

关于印发《新疆区域风电场弃风电量计算实施细则（试行）》的通知国网新疆电力公司，国电、华能、大唐、华电、国电投、中广核、中节能集团公司新疆分公司，各有关风电企业：为进一步规范和完善新疆区域风电场弃风电量计算、统计工作，精细测算各风电场实际弃风情况，促进风电消纳和风电产业健康有序发展，国家能源局新疆监管办公室现印发《新疆区域风电场弃风电量计算实施细则（试行）》（以下简称《细则》），请依照执行，并将有关工作要求通知如下：一、请各风电场站严格按照《细则》有关要求开展弃风电量测算工作，根据风场风况特点、机组类型和自身技术水平合理选择弃风电量计算方法，准确及时向调度机构上报有关数据。

二、请调度机构通过OMS系统将《细则》转发至各风电场站，同时做好风电场限电时间确认、样板风机调整、风速-功率曲线拟合算法修正等工作，及时披露弃风有关信息，指导并协助各风电场站做好弃风电量计算工作。

三、《细则》执行过程中，如有问题，请及时告知国家能源局新疆监管办公室。

附件：《新疆区域风电场弃风电量计算实施细则（试行）》2017年8月18日新疆区域风电场弃风电量计算实施细则第一条为进一步规范和完善风电场弃风电量计算、统计工作，精细测算各风电场实际弃风情况，促进风电消纳和风电行业健康有序发展，依据《关于印发<风电场弃风电量计算办法（试行）>的通知》（办输电[2012]154号）要求，结合新疆区域实际，制定本细则。

第二条本细则适用于新疆自治区各级电网企业及并网风电场。

第三条风电场弃风电量是指受全网用电负荷及调峰能力影响，或受电网传输通道限制和安全稳定运行需要等因素，风电场可发而未发出的电量。

该电量不包括风电场内部输电损耗、厂用电以及因风机自身设备故障、检修等原因未能发出的电量。

第四条新疆区域风电场弃风电量计算方法为样板风机法、测风塔外推法和机舱风速法。

风电场可根据具体情况，选择一种或多种计算方法。

第五条样板风机法即以风电场样板风机上网电量作为风场理论发电量依据，进行弃风电量计算的方法。

风电场弃风电量统计方法综述

风电场弃风电量统计方法综述

风电场弃风电量统计方法综述摘要：为了提高风电场弃风电量统计的准确性，本文通过对风电场调度运行中的四种弃风电量统计方法进行分析、讨论，对各种方法的优缺进行对比，得到一种目前较为科学的方法，为评估风电弃风提供理论依据。

关键词：风电；弃风电量；统计方法引言随着风电技术的快速发展以及国家对可再生能源发展的重视，风电能源以及成为目前电网中的一项主要能源接。

然而由于近几年来电网网架结构建设不配套，风电短时间内波动大，以及电网中的快速可调节电源的容量限制，造成电网对风电的消纳能力有限，在实际调度运行中弃风情况越来越多。

弃风电量统计不仅对风电企业的可持续发展，同时对后续风电开发产生影响，偏小可能加速风电建设，偏大则可能延缓风电建设，这些都不利于风电资源的最大化利用。

如何更好地进行风电弃风电量统计是电网公司和风电企业共同关注的问题。

1 风电场弃风原因分析风电场弃风主要是由于电力系统对风电的消纳能力问题。

风电作为一种清洁能源，在优先消纳的前提下，出现弃风发生的原因主要分为以下几种。

（1）电网火电调峰能力不足导致弃风由于风电的随机性，导致风电出力具有极大的波动性，同时风电实时电力可预测性差，需要火电或水电机组调峰服务。

当电网系统内风电出力占比较小时，电力调度机构通过降低火电或水电出力来实现电力系统实时平衡。

然而随着风电并网规模的不断增加，局部地区风电出力可能远超过负荷需求。

火电机组在系统中主要承担基荷功能，当火电或水电机组出力已调整至下限时，为了保持系统的安全稳定，必须对风电出力进行限制。

（2）网架约束导致弃风由于风力资源丰富的地区往往处于电网末端，电网结构薄弱。

当风电出力波动性较大，对配变电设施的容量裕度和坚强度要求都很大，客观上需要同步加强配电网升级与改造。

但由于近年风电发展速度过快，电网建设跟不上风电发展的步伐。

风电项目建设周期短，而配电网工程建设周期长，明显滞后于风电场的开发建设。

在升级改造完成之前，调度机构为防止输变电设备过载不得不控制出力。

风电弃风电量的计算方法与模型

风电弃风电量的计算方法与模型

风电弃风电量的计算方法与模型谢国辉;李琼慧;高长征【摘要】在深入分析影响风电弃风因素的基础上,从调度运行层面上提出了基于逐小时电力平衡的计算方法.综合考虑火电、水电和风电的发电技术特性,电力和热力平衡、以及输电容量等约束,以系统运行成本最低为目标,建立了弃风电量的计算模型.以我国某风电大省为实际算例,计算201 1年该省在接入不同风电容量下的弃风电量比例,验证了文中提出的计算方法和模型的优越性.%With an in-depth analysis of the causes of wind power curtailment, this paper proposes a calculation method based on hour by hour power balance at the power dispatching level. With comprehensive consideration given to the technical characteristics of thermal power, hydropower and wind power generation, and to constrain of the power and heat balance and the power transmission capacity, a calculation model is established with the target of the minimum system operation cost. Taking a province with rich wind power resources as an actual case, the method presented in this paper is used to calculate the wind power curtailment level under different wind power scales. The calculation result proves the superiority of the method and model as proposed.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2013(029)002【总页数】6页(P95-100)【关键词】弃风电量;风电调度运行;计算模型【作者】谢国辉;李琼慧;高长征【作者单位】吉林省电力科学研究院,吉林长春130021【正文语种】中文【中图分类】TM732我国将在“三北（华北、东北、西北）”地区和东部沿海地区规划建设8个千万千瓦级的风电基地，预计到2020年风电装机将达到2亿千瓦，年均增速高达20%左右。

用于弃风电量计算的样板风机选择方法_王勃

用于弃风电量计算的样板风机选择方法_王勃

1 500
1 000
功率标准差 功率分位数分布
500
功率分布 / kW
0 2013-11-03
2013-11-04
2013-11-05
日期
图 2 功率的分位数及标准差分布
Fig.2 Power distribution of quantiles and standard
deviation
图 3 为单机功率均值与标准差的关系。由图
600
800
Hale Waihona Puke 风机功率均值 / kW图 3 功率均值和标准差对比
Fig.3 Comparison of average power and standard
deviation
在采用样板风机法计算风电场理论电量时，计算
结果具有较大的不确定性，不同样板风机的选择
将导致截然不同的结果。因此，为了保证计算结
果的准确性，样板风机的优化选择是非常重要的。
国内在弃风方面已开展了初步的研究。文献 [8-13]研究了我国弃风限电的原因，包括调峰能力 不足、配电线路阻塞以及输电容量不足等；在弃风
收稿日期：2014-06-16；修回日期：2015-06-09
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划）资助项目（2012CB215200）
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电力系统及其自动化学报
图 2 为风机的功率分位数分布及标准差分布， 其中柱状图展示了每一时刻所有风机的功率分 布，柱状图中部圆点为该时刻的功率中位数，柱状 图的上下边缘分别为功率的 25%和 75%分位数， 即有 50%的风机出力在此区间内，柱状图上下分 布的圆点为离群点，一般为异常数据。功率的分 位数分布图显示了同一时刻不同风机功率的差 异，在不考虑离群点的情况下，功率在同一时刻的 偏差可达风机额定容量的 90%。图中曲线为功率 的标准差，该指标反映了功率偏离均值的程度，可 见该指标整体较大，即同一时刻不同风机功率的 离散度较大。

风机风量的计算风机的选择

风机风量的计算风机的选择

风机风量的计算风机的选择风机风量如何计算风机风量的定义为:风速V与风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风速,所以风量计算也很简单,直接用公式Q=VF,便可算出风量.风机数量的确定根据所选房间的换气次数，计算厂房所需总风量，进而计算得风机数量。

计算公式：N=V×n/Q 其中：N——风机数量（台）；V——场地体积（m3）；n——换气次数（次/时）；Q——所选风机型号的单台风量（m3/h）。

风机型号的选择应该根据厂房实际情况，尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号，风机与湿帘尽量保持一定的距离（尽可能分别装在厂房的山墙两侧），实现良好的通风换气效果。

排风侧尽量不靠近附近建筑物，以防影响附近住户。

如从室内带出的空气中含有污染环境，可以在风口安装喷水装置，吸附近污染物集中回收，不污染环境引风机所需风量风压如何计算1、引风机选型，首要的是确定风量；2、风量的确定要看你做什么用途，不同的用途风量确定方法不一样，请参照专业书籍或者请教专业技术人员；3、确定了风量之后，逐段计算沿程阻力和局部阻力，将它们相加，乘以裕量系数，得出需要的压力；4、查阅风机性能数据表，或者请风机厂家查找对应的风机型号即可风机风量和风压计算功率，工业方面用，设计中，通过风量和风压计算风机的大概功率功率(KW)=风量(m3/h)*风压(Pa)/(3600*风机效率*机械传动效率*1000)。

风量=(功率*3600*风机效率*机械传动效率*1000)/风压。

风机效率可取0.719至0.8；机械传动效率对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98。

风量如何计算？要加入风机功率管道等因素，抽风空间的大小等?比如说：100平方的房间我需要每小时抽风500立方，要怎么求出它的风机的功率，管道等。

还有风速和立方怎么算出来的，比如说0.1或0.5米每秒的风速多长时间可以抽100立方或500立方的风？以上的两个问题要求有个计算公式，公式中的符号要注明。

风机的选型一般步骤(精)

风机选型的一般步骤1、计算确定场地的通风量风机风量的定义为 :风速 V 与风道截面积 F 的乘积 . 大型风机由于能够用风速计准确测出风量,所以风量计算也很简单 . 直接用公式 Q=VF.便可算出风量 .风机数量的确定根据所选房间的换气次数 . 计算厂房所需总风量 . 进而计算得风机数量 . 计算公式 :N=V×n/Q 其中 :N--风机数量 (台 , V--场地体积 (m3, n--换气次数 (次 /时 , Q--所选风机型号的单台风量 (m3/h. 风机型号的选择应该根据厂房实际情况 . 尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号 . 风机与湿帘尽量保持一定的距离(尽可能分别装在厂房的山墙两侧 . 实现良好的通风换气效果 . 排风侧尽量不靠近附近建筑物 . 以防影响附近住户 . 如从室内带出的空气中含有污染环境 . 可以在风口安装喷水装置 . 吸附近污染物集中回收 . 不污染环境2、计算所需总推力 ItIt=△ P×At(N其中 ,At:隧道横截面积 (m2△ P:各项阻力之和 (Pa;一般应计及下列 4项 :1 隧道进风口阻力与出风口阻力 ;2 隧道表面摩擦阻力 , 悬吊风机装置、支架及路标等引起的阻力 ;3 交通阻力 ;4 隧道进出口之间因温度、气压、风速不同而生的压力差所产生的阻力 .3、确定风机布置的总体方案根据隧道长度、所需总推力以及射流风机提供推力的范围 , 初步确定在隧道总长上共布置 m 组风机 , 每组 n 台 , 每台风机的推力为 T.满足m×n×T≥Tt 的总推力要求 , 同时考虑下列限制条件 :1 n台风机并列时 , 其中心线横向间距应大于 2倍风机直径2 m组 (台风机串列时 , 纵向间距应大于 10倍隧道直径4、单台风机参数的确定射流风机的性能以其施加于气流的推力来衡量 , 风机产生的推力在理论上等于风机进出口气流的动量差 (动量等于气流质量流量与流速的乘积 , 在风机测试条件先 , 进口气流的动量为零 , 所以可以计算出在测试条件下 , 风机的理论推力 :理论推力 =p×Q×V=pQ2/A(NP:空气密度 (kg/m3Q:风量 (m3/sA:风机出口面积 (m2试验台架量测推力 T1一般为理论推力的 0.85-1.05倍 . 取决于流场分布与风机内部及消声器的结构 . 风机性能参数图表中所给出的风机推力数据均以试验台架量测推力为准 , 但量测推力还不等于风机装在隧道内所能产生的可用推力 T, 这是因为风机吊装在隧道中时会受到隧道中气流速度产生的卸荷作用的影响 (柯达恩效应 , 可用推力减少 . 影响的程度可用系数 K1和 K2来表示和计算 :T=T1×K1×K2或 T1=T/(K1×K2其中 T:安装在隧道中的射流风机可用推力 (NT1: 试验台架量测推力 (NK1:隧道中平均气流速度以及风机出口风速对风机推力的影响系数K2:风机轴流离隧道壁之间距离的影响系数5、特定场合风机选型(1仓库通风首先, 看仓储货品是否是易燃易爆货品, 如:油漆仓库等, 必须选择防爆系列风机。

风电场弃风电量分类统计方法研究

风电场弃风电量分类统计方法研究蒿峰;朱长胜;王小海;刘诗雨;贺旭伟;马育飞【摘要】目前我国部分风电开发大省由于电网对风电的消纳能力不足存在比较严重的弃风现象.科学地统计风电场弃风电量及其构成,对于确定合理弃风的原则和条件,并制定相关考核机制和补偿方案具有重要参考价值,同时对于电网节能调度、提高风能利用率、分析风电场的运行管理情况也具有重要意义.分析了现有弃风电量统计方法的原理及特点,提出了基于风电机组监测数据的弃风电量计算方法及根据风电机组运行状态对弃风电量分类统计的方法.该方法使用实测的风电机组运行状态、风速、风向和功率数据作为计算弃风电量的基础,不仅能够更加准确地计算总弃风电量,还能够分类统计不同原因造成的弃风电量.另外,采用内蒙古电网风电场的实际算例验证了该方法的有效性和适用性.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2016(032)009【总页数】6页(P135-140)【关键词】风电场;弃风电量;风速风向-功率曲线【作者】蒿峰;朱长胜;王小海;刘诗雨;贺旭伟;马育飞【作者单位】内蒙古电力调度控制中心,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古电力调度控制中心,内蒙古呼和浩特010020;内蒙古电力调度控制中心,内蒙古呼和浩特010020;电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学),陕西西安710049;北京中科伏瑞电气技术有限公司,北京100085;北京中科伏瑞电气技术有限公司,北京100085【正文语种】中文【中图分类】TN614弃风是国际风电发展过程中的一种普遍现象，如风电发展水平较高的美国、德国、西班牙、丹麦等欧美国家均存在不同程度的弃风问题[1-4]。

目前我国部分风电开发大省由于电网对风电的消纳能力不足存在比较严重的弃风现象，根据统计2012年全国弃风电量208亿kW·h，全国2012年弃风率约为17%[5]。

弃风不仅直接影响风电场的投资收益，同时降低了风能的利用水平，特别是严重弃风的长期存在将对风电产业的持续健康发展造成不利影响，为此有必要研究建立科学的弃风管理机制，以协调各相关方之间的利益关系。

标杆风机的选取方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.12.10C N 104200001A (21)申请号 201410354065.6(22)申请日 2014.07.23G06F 17/50(2006.01)(71)申请人清华大学地址100084 北京市海淀区北京100084-82信箱申请人国家电网公司华北电力科学研究院有限责任公司(72)发明人乔颖 鲁宗相 吴林林(74)专利代理机构深圳市鼎言知识产权代理有限公司 44311代理人哈达(54)发明名称标杆风机的选取方法(57)摘要本发明涉及一种标杆风机的选取方法，包括以下步骤：对目标风电场各风机的实测历史风速序列进行经验正交函数分解，得出风速序列的空间特征向量及对应的方差贡献率；将方差贡献率由大到小排序，选出前几个方差贡献率较高且有规律性分布的空间特征向量进行分组，选出的各风速序列的空间特征向量的方差贡献率达到90％以上；根据空间特征向量的分组特征选择标杆风机和分配系数。

(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号CN 104200001 A1.一种标杆风机的选取方法，包括以下步骤：对目标风电场各风机的实测历史风速序列进行经验正交函数分解，得出风速序列的空间特征向量及与空间特征向量对应的方差贡献率；将方差贡献率由大到小排序，选出前几个方差贡献率较高且有规律性分布的空间特征向量进行分组，选出的各风速序列的空间特征向量的方差贡献率达到90％以上；根据空间特征向量的分组特征选择标杆风机和分配系数。

2.如权利要求1所述的标杆风机的选取方法，其特征在于，方差贡献率的计算包括如下步骤：对风电场的风机进行编号，并获取各风机的实测风速序列；根据实测风速序列构建实测风速序列的协方差矩阵Σ；计算协方差矩阵Σ的特征值λ，得到k 个解，记为λi ，i ＝1,2,…k ；针对每个特征值λi ，求所述特征值λi 对应的单位特征向量V i ，所述单位特征向量V i 即为描述空间特征的空间特征向量；计算每个单位特征向量V i 的方差贡献率Q i 。

用于弃风电量计算的样板风机选择方法

用于弃风电量计算的样板风机选择方法
王勃;郑太一;赵俊屹;冯双磊;孙勇
【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》
【年(卷),期】2016(028)003
【摘要】为了保证弃风电量计算的准确性,必须合理选择样板风机.以风机实际运行数据为基础,定量分析了风电场内风机的出力特性;选择不同的样本风机,通过遍历法研究了不同样板风机组合对弃风电量估计的影响;以非限电时段的理论电量相对误差最小为优化目标,采用遗传算法实现对最优样板风机的选择.研究结果表明,不同样本风机组合对弃风电量计算的准确性影响显著,选择10％～30％的风机作为样板风机可达到最小电量相对误差.通过实际算例验证了样板风机选择方法的高效性及准确性.
【总页数】6页(P71-76)
【作者】王勃;郑太一;赵俊屹;冯双磊;孙勇
【作者单位】中国电力科学研究院新能源研究所,北京100192;国网吉林省电力有限公司电力调度通信中心,长春130021;国网山西省电力有限公司电力调度通信中心,太原030001;中国电力科学研究院新能源研究所,北京100192;国网吉林省电力有限公司电力调度通信中心,长春130021
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
1.分频风电系统用于直驱式风机和双馈式风机对比 [J], 孙博力;高桂革;曾宪文;;;
2.采用样板机法计算风电场弃风电量的实测数据统计分析 [J], 丁坤;吕清泉;蔡旭;汪宁渤;何世恩;李征
3.电网弃风电量计算方法及其在电网规划中的应用 [J], 卢斯煜;陈雷;赵睿;吴耀武;金小明
4.基于样板风机法的风电有功控制策略优化 [J], 王运;朱建军
5.风电年最大弃风电量计算方法及分析 [J], 苏辛一;徐东杰;韩小琪;李娟萍;王昭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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风电场在微观选址时需要考虑风能资源、地 形条件、湍流强度、风机之间的相互影响等限制因
素，并在此约束条件下进行风机的优化排布，实现 全场电量的最大化。一般来说，为了避免尾流效 应的影响，风机在主导风向的间距为 5~8 倍叶轮直 径，垂直于主导风向的间距为 3~5 倍叶轮直径 。 [20] 因此，对于一个典型的单机容量 1.5 MW、装机容量 为 50 MW 的风电场，其占地面积至少需要 5 km2。 受风电场局地效应及微气候变化的影响，风电场 内不同风机在同一时刻的出力差别较大。
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800
风机功率均值 / kW
图 3 功率均值和标准差对比
Fig.3 Comparison of average power and standard
deviation
在采用样板风机法计算风电场理论电量时，计算
结果具有较大的不确定性，不同样板风机的选择
将导致截然不同的结果。因此，为了保证计算结
果的准确性，样板风机的优化选择是非常重要的。
摘 要：为了保证弃风电量计算的准确性，必须合理选择样板风机。以风机实际运行数据为基础，定量分析了风 电场内风机的出力特性；选择不同的样本风机，通过遍历法研究了不同样板风机组合对弃风电量估计的影响；以 非限电时段的理论电量相对误差最小为优化目标，采用遗传算法实现对最优样板风机的选择。研究结果表明， 不同样本风机组合对弃风电量计算的准确性影响显著，选择 10%~30%的风机作为样板风机可达到最小电量相 对误差。通过实际算例验证了样板风机选择方法的高效性及准确性。 关键词：风电场；弃风电量；样板风机；遗传算法；最优化 中图分类号：TM743 文献标志码：A 文章编号：1003-8930（2016）03-0071-06 DOI：10.3969/j.issn.1003-8930.2016.03.013
Typical Wind Turbine Selection for Wind Power Curtailment Calculation
WANG Bo1，ZHENG Taiyi2，ZHAO Junyi3，FENG Shuanglei1，SUN Yong2 （1. Renewable Energy Department，China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China；
第 28 卷 第 3 期 2016 年 3 月
电力系统及其自动化学报 Proceedings of the CSU-EPSA
Vol.28 No.3 Mar. 2016
用于弃风电量计算的样板风机选择方法
王 勃 1，郑太一 2，赵俊屹 3，冯双磊 1，孙 勇 2
（1. 中国电力科学研究院新能源研究所，北京 100192；2. 国网吉林省电力有限公司电力调度 通信中心，长春 130021；3. 国网山西省电力有限公司电力调度通信中心，太原 030001）
本文分析了风电场内风机的出力特性，研究 了不同样板风机选择对弃风电量估计的影响，提 出了一种基于遗传算法的最优样板风机组合方 法，并通过算例验证了算法的有效性。
1 风机出力特性分析
1.1 数据说明 选择吉林某装机容量为 49.5 MW 的风电场进
行分析，该风电场共有 33 台风机，风机的额定容量 均为 1.5 MW。使用的数据包括所有风机的有功功 率、运行状态，以及全场功率和调度指令，其中单机 数据由风电场风机监控系统获取，全场功率数据取 自 EMS 系统，调度指令来自调度员记录。数据长度 为 2013-11-01T00∶00—2013-11-30T23∶45，其中风 机数据及全场功率数据的时间分辨率为 15 min，调 度指令包括控制指令的起止时间及出力限值。为 了对计算方法进行有效评估，本文选用的实验数据 不包括限电时段，由于该地区弃风多由调峰约束引 起，因此，限电时段多发生在夜间。根据调度记录 对数据进行剔除后，有效数据约为总数据的 70%。 1.2 出力特性分析
图 1 为风电场所有 33 台风机连续 2 d 的功率 序列。由图可见，不同风机的功率序列差别较大， 部分时段不同风机的功率序列完全缺乏一致性。
1 500
功率 / kW
1 000
500

20130-11-03
图1
2013-11-04 日期
风机功率序列
2013-11-05
Fig.1 Power time series of wind turbines
国内在弃风方面已开展了初步的研究。文献 [8-13]研究了我国弃风限电的原因，包括调峰能力 不足、配电线路阻塞以及输电容量不足等；在弃风
收稿日期：2014-06-16；修回日期：2015-06-09
基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划）资助项目（2012CB215200）
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电力系统及其自动化学报
2. Communication Center for Power Dispatching，Jilin Electric Power Corporation Limited， Changchun 130021，China；3. Shanxi Electric Power Corporation Limited，Communication
图 2 为风机的功率分位数分布及标准差分布， 其中柱状图展示了每一时刻所有风机的功率分 布，柱状图中部圆点为该时刻的功率中位数，柱状 图的上下边缘分别为功率的 25%和 75%分位数， 即有 50%的风机出力在此区间内，柱状图上下分 布的圆点为离群点，一般为异常数据。功率的分 位数分布图显示了同一时刻不同风机功率的差 异，在不考虑离群点的情况下，功率在同一时刻的 偏差可达风机额定容量的 90%。图中曲线为功率 的标准差，该指标反映了功率偏离均值的程度，可 见该指标整体较大，即同一时刻不同风机功率的 离散度较大。
图 4 为不同样板风机组合计算理论电量对应 的电量相对误差（由于数据量太大，图中仅列出样 板风机为 1~5 台的情况）。由图可见，不同样板风 机的选择对结果影响较大，对于同样数量的样板 风机，电量偏差在[-10%，+25%]之间波动，即理论 电量可能出现 10%的低估，也可能出现 20%以上 的高估，但总体而言，出现高估的可能性更大。
为了科学评估弃风电量，国家电力监管委员 会于 2012 年底发布了弃风电量计算办法 ，要 [19] 求 风电场及调度机构采用样板风机法计算弃风电 量，即以样板风机发电量作为风电场的平均发电 量，平均发电量乘以风机台数得到风电场理论发 电量，与风电场实发电量相减即为风电场的弃风 电量。该办法对于样板风机的选择仅给出定性描 述，但缺乏具体的选择原则，不具备可执行性。
第3期
电量计算方面，文献[14]提出了基于逐小时电力平 衡的风电弃风电量计算方法，该方法侧重于对不 同风电接入规模下的弃风电量的宏观评估；文献 [15]提出了一种基于发电机组有效容量分布的含 风电场的电力系统随机生产模拟算法采用时间序 列自回归移动平均 ARMA（auto-regressive and moving average）模型模拟风速，使用半不变量方法计 算有效容量分布以及弃风概率和弃风电量；文献 [16]从系统调峰角度分析了风电弃风机理，并在此 基础上提出了基于调峰能力分析的电网弃风情况 评估方法；文献[17]采用机舱风速实现了对风电场 弃风电量的计算；文献[18]对 4 种弃风电量的统计 方法进行了讨论。
2 不同样板风机选择的影响
为了全面评估不同样板风机选择对计算结果 的影响，本节采用穷举法进行研究。对于非限电 时段，在所有风机中依次选择 1，2，…，33 台风机的 所有组合，并分别计算其理论电量偏差。评估指 标采用文献[21]提出的电量相对误差，即：相对误 差=（理论电量-实际电量）/理论电量。其中理论电 量、实际电量分别由理论功率和实际功率积分得 到。相对误差为正表明理论电量偏大，即对弃风 电量出现高估，为负则为低估。
国外对弃风的研究多集中于合理弃风与接纳 能力的关系方面。文献[2-3]分析了美国、西班牙、德
国等国的弃风情况；文献[4]研究了在水电主导地 区不同渗透率情况下的风电弃风情形，认为在市 场环境下，合理弃风可达到最佳的经济效益；文献 [5-6]研究了风电渗透率较高区域传输线路建设滞 后带来的影响，认为适当弃风能够缓解输电线阻 塞并且使经济效益最大化；文献[7]采用基于安全 约束的优化潮流算法来评估弃风对风电接纳能力 的影响，计算结果表明少量的弃风能显著增加系 统的风电接纳能力。由于国外弃风情况出现较 少，关于弃风电量的计算方法鲜见报道。
1 500
1 000
功率标准差 功率分位数分布
500
功率分布 / kW
0 2013-11-03
2013-11-04
2013-11-05
日期
图 2 功率的分位数及标准差分布
Fig.2 Power distribution of quantiles and standard
deviation
图 3 为单机功率均值与标准差的关系。由图
近年来我国风电发展迅猛，截止 2012 年底，我 国风电并网容量 60.8 GW，吊装容量达到 75.6 GW， 居世界首位[1]。我国风电呈规模化、集中式发展， 且主要分布在风能资源较好的三北地区，网架结 构相对较薄弱。受输电通道的限制，各风电大省 均出现不同程度的弃风限电现象，同时，三北地区 冬季供暖期间大量热电联产机组的高效使用进一 步压缩了风电的接纳空间，调峰约束导致弃风比 例加大。目前弃风限电问题已成为行业的焦点问 题之一，如何科学评估弃风电量，并在此基础上采 用有效的技术手段减少弃风是研究热点之一。
可见，这 2 个指标呈现一定的正相关性，即平均功
率越大，单机功率的离散度越大，对应的理论电量
的不确定性也随之增大。
上述分析表明，由于不同风机功率差别较大，
第 28 卷
王 勃等：用于弃风电量计算的样板风机选择方法