风电出力平滑效应的分析与应用

风电出力平滑效应的分析与应用

刘智超孟令峰

(辽宁康平金山风力发电有限责任公司辽宁省沈阳市110516)

摘要：随着社会的发展，电力系统发挥重要作用，能够为社会公众提供必需的电能资源。并网风电对电力系统运行有影响，只有加强对该问题的分析，才能探寻风电出力波动性规律、平滑效应等，有利于为电力系统安全运行提供保障。本文主要对风电出力系统加以概述，并以某区域为例，加强对风电平滑效应的分析和阐述风电出力平滑效应在不同时间尺度的应用。

关键词：风电；平滑效应；应用

前言

当前，风力发电是重要形式，能够在全球范围内得以有效开展。就风电本身而言，对电网规划、电力运行产生一定程度的影响。但是，风力风电具有一定的局限性，即不同地区的风力资源有差异。只有确保风电系统有功平衡，才能提高风电预测精准度，促进风电规划和运行。基于此，相关部门人员或者对风电系统电源结构加以改善，或者掌握风电的波动规律。所以，作者主要从风电出力平滑效应方面加以分析，为电力系统有功平衡的实现创造良好技术基础。

一、平滑效应概述

所谓的风电出力平滑效应：是指在一定区域范围内，区域规模不断扩大，区域内风电场的个体之间距离增加，直接使区域个体数目增加。在区域范围内，不同位置风资源有差异，其产生的波动性可相互抵消，在区域空间范围内能够形成互补效应，满足风电系统运行的需求。从平滑效应产生的机理看，主要有：延迟效应、过滤效应、空间分布效应。首先，延迟效应，指风电功率较风俗而言，具有一定的滞缓性，如若功率区域范围较大，则延迟效应十分明显。延迟效应可促进平滑风速的波动，并使风电区域内电功率变化、区域风速、风电出力等方面具有相关性，从因果关系看，延迟效应是平滑效应产生的重要原因之一。其次，过滤效应，是指功率变化对风速变化产生的缓冲作用影响。通常，只有在足够大的风电区域内，才能产生过滤效应。最后，空间分布效应，是平滑效应产生的重要因素和必备条件。

二、某区域内风电平滑效应分析

本次实验主要在某海岛区域进行，有4座风电场，位置分布如图1所示。根据图1可知，风电场1和风电场2分别在西南沿海地区，距离46千米，风电场3位于西北沿海，风电场4位于东北沿海地区。根据相关调查可知，4个风电场的额定容量为49.5MW。

图1某区域内4个风电场地理位置分布图

在实验过程中，以4个风电场典型日的时间间隔15分钟的有功出力实践序列为研究对象，旨在研究各风电场出力的相关性，有助于进一步分析风电场出力平滑效应产生的原因。通过分析，风电场1和2之间的出力相关系数位0.573，具有正相关性；风电场3和风电场1与2所在区域之间距离120公里，从出力之间相关状态看，风电场1和3之间的系数为0.126,风电场2和3之间距离较风电场1和4之间的距离远，出力之间的相关系数呈现负数。从两风电场之间出力系数的相关性看，通常正相关的波动性叠加效果更好。如果出力之间呈现负相关性，则是产生平滑效应的重要因素，出力波动之间可相互抵消或互补，使风电场出力波动性具有平滑的效果。

4个风电场共同构成一个风电场群，随着风电场数目的增大，风电出力相对标准差比总体趋势呈现递减的状态，表明风电规模的扩发，奉献功率离散程度逐渐减弱，出现平滑效应，反之，则功率标准差比增加。通过实验可知，影响风电平滑效应的主要因素有：一是风电场的数目；二是风电场的区域范围。如果风电场数目增多，区域直径范围扩发，则整体风电出力的相对标准差减小，区域直径对风电出力波动的影响较风电场数目变化对风电出力波动的影响更大，表明区域地理范围对平滑效应有更大的影响。

三、风电出力平滑效应在不同时间尺度的应用

风电是一种波动性的电源，能够对电力系统控制、系统运行、系统规划等方面产生重要影响。风电出力平滑效应在不同时间尺度的应用相对较多。首先，应用于对多个风电场总功率波动的修正中。如，在预测风功率的具体应用中，不同时间尺度条件下的平滑效应，都能使区域级风电功率预测误差较单个风电场功率预测误差小。所以，相关人员可探寻平滑效应的替代性方案，以取代风电预测系统，可降低经济成本。在平滑效应的作用下，风电系统有功平衡问题得到高度重视。其次，控制时间尺度条件下，平滑效应主要以秒和分钟为单位，可为机组控制、爬坡率修正、旋转备用等奠定基础。再次，在稳态运行的时间尺度下，主要以小时或者天为单位，对修正调度方案、备用需求等方面发挥有利作用。最后，规划时间尺度下，通常以周或月我I单位，能够进一步确定风电的可信度、接纳能力等，有利于风电场电网的进一步规划。

结论：本文研究中，主要以某区域风力发电厂为例，对平滑效应即产生机理做阐述，以确定平滑效应的衡量指标。在具体实验过程中，实验人员旨在加强风电波动规律的探讨，力求风电系统的有功平衡，在各风电场出力抵消和互补的作用下，平滑波动性，为风力发电创造有利条件。

参考文献

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