中国风电场调度的可行性探析

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  [摘 要]当前中国正处于工业化发展的中后期,将全力完成这个关键的转型,与之而来环境污染越来越严重,已经完成工业化的欧美等国家现阶段纷纷倡导开发新能源,发展低碳电力。而风能毫无疑问是一种绿色环保并且可再生的能源,世界各地都在尽力发展风能以求最大化的利用。本文从注重国家政策支持、实行省级区域联网的风力调度、建模和求解破解混合储能系统的风电场调度问题来探析中国风电场调度的可行性。
  [关键词]风力发电;调度;可行性;探析
  中图分类号:TG97 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0297-01
  一、建设风力发电的重要意义
  (一)风能最大化发展与利用早已引起各国的重视
  风能是一种储量丰富并且绿色环保的能源物质,最为重要的是它还是一种可再生的能源物质。气候变暖,人们的自然环境保护意识也日趋增强,然而石油与煤炭污染大并且不可再生,注定要被人类淘汰,自1970年代以来,欧美等发达国家与部分发展中国家早已把目光从石油与煤炭等能源转换到风能上,从那时起各国就争先恐后地发展风能并且竭力使风能得到最大化地利用。风能的各种特点都不得不使我们承认,风能将会是二十一世纪最具有发展潜力的绿色环保可持续发展的能源之一。经调查显示,尽管中国通过风力发电的年增长率为50%左右,但是中国的风力发电的装备制造水平和总容量与欧美等国家仍然有很大差距。我国现有风电项目的设备90% 以上是进口的,而且无论是发展规划还是商业化发展来看都是处于技术示范阶段。
  (二)风力发电适应当前中国的经济结构调整
  地球本身的燃料资源很丰富而且在不断被人类发现和利用,但是地球的环境容量是有限的。 人类排放大量的二氧化碳等污染物使几万年缓慢形成的气候环境越来越有失去平衡的危险。 中国当前处于工业化发展的中后期,每年要排放约80亿吨二氧化碳,环境污染越来越严重, 前不久全国范围的雾霾及 PM 的严峻形势极大震撼了国人,中国已经被逼到了墙角。 中国规划到2015年要把每单位G D P的能耗减少40% 到45% ,如何改变能源结构、开发和利用风电等新能源成为必不可少的选择。
  二、风电场调度的问题在我国呈现的关键所在
  (一)电网因风功率面临严峻的考验
  风力发电是近几年科技发展产业下的新兴能源技术,受到各国能源发展的推动,也是当下社会的焦点与投资的热点。正因如此,存在着部分风力发电的建设项目并没有根据建设程序的审批,呈现出一种对对风力发电的项目重复建设并且低水平的扩张的社会现状。甚至是故意的恶性竞争,将大量随机性风功率注入电网,直接致使系统调峰面临巨大的威胁。
  (二)依赖进口技术
  在风力发电机的核心技术与关键零部件的部分,中国的国产技术工与欧美等发达国家相比着实存在着非常大的差距。当下,我国风力发电机发展中技术创新之所以还略显弱势,究其根本,不得不承认我国过于缺乏拥有关于风力发电机的自主知识产权的核心技术。正因为这样,我国各大风力发电企业大都走的是“拿来”的路线,严重过于依赖进口技术,重要的是引进之后却丝毫不加以技术创新,原模原样的出产,紧接着就是直接安装运行。正是应为缺乏核心技术与自主创新能力,风电成本高居不下,直接导致风电价格高居不下,从而行业利润也普片较低。
  (三)直接致使风力发电不确定性的几大影响因素
  在通常情况下,电力运行系统中是发电厂按照电网的电压波动与电网频率波动及其负载的情况的不同随时快捷高效的做出操控,使其保持稳定。是否能够快捷高效的进行操控对维持系统电网电压的稳定与电网频率的稳定拥有着极其重大的意义。然而因为我们所面对的一些现实实际存在的问题,风能的传送不稳定,波动较大,不同的季节所产生的影响也非常的大等问题,也正是因为这些问题,现行的电网运行的规章制度中,在风力发电的不稳定这一点对风电场并没有非常严格的要求。
  三、加强的风电场调度建设在中国的几点思考
  (一)注重国家政策支持
  国家仍然实行适当的经济的补贴,电网理应全额收购,这样才能确保在风力发电项目的正常盈利等方面,从而加强和坚固风电行业。此外,在国内市场风电机启动的同一时间,政府也应该扶持并且坚固的风机制造业的发展,为风电产业今后的中长期发展奠定殷实的根基。例如全面贯彻《可再生能源法》,使风电能源发布上网,毫无保留地对公众公开,设立可再生能源发展专项资金,让公众认可它,支持它并且维护它。对于个人财税而言,风力发电项目的上网电价必须严格实行政府指导价,而且可特许招标政策扶持,让公众得到实惠,公众才愿意接近它了解它。
  (二)实行省级区域联网的风力调度
  当前,由调度中心所建设的EMS能量系统适用于电网的监控和电网的调度管理,可惜的是EMS能量系统不仅没有风电场监控的功能,而且它所能监控的范围远远无法满足省级调度的需求,仅仅只对风电场所接入电网的升压站有效果,使得风电场的管理存在较大的缺陷。因此,为了尽可能提高电网与风电能力的契合度与此同时还需要确保有一定的安全稳定系数,调度中心必须有以下两个特点1 必须具备强大而完善的监控能力来监控风电场,2 必须拥有成熟的技术手段来调度风电场。大力开发风电场在线的监视功能同时也要大规模的发展操控风电场的核心技术,设计出完善而系统的大规模风电场调度管理解决方案。设计系统,这个系统必须能支持大规模风电场的调度的管理技术,再而要严密的规划出关于风电场的建设管理方案。研发支持风电场系统软硬件功能的主要要求有三点,第一:设计一种框架,可实现对大规模风电场在线功率与极其电压控制功能,保持风电场的在线功率与电压的稳定。第二:务须快而高效的解决风机生产商以综合信息管理终端与其监控系统无法相通为借口的难题。第三,严格落实省级区域联网的风力调度,使省级调度中心的管理更全面。
  (三)建模、求解并破解混合储能系统中风电场调度所存在难题
  利用风电机的一大特性波动性可以巧妙并且有效地使用储能装置从而使风电场与电网调度完美结合。得到风能最大化利用的方法之一是将风电原有功出力转化为高频出力和低频出力,实现各尽启用的原理,而要达到这个目的就可以设置低通滤波器来利用风场处出力具有频谱的这一大特性;分别利用快速响应型的储能装置与大容量型储能装置,可以简单快捷的操控风电中的高、低频率,使其维持稳定,有了这些殷实的基础,联合系统出力才能迅速地跟随风电机的发电系统,从而高效且快捷的完成風电调度的任务。既可以联合又可以独立使面对高频与低频波动的处理方法的主旨,第一,“联合”使建立高频与低频波动的联合调度模型,第二,“独立”是分别建立高频波动的模型与低频波动的模型,使高频与低频分别能被独立调度。所提方案的可行性与高效性能通过算例仿真的结果能得到很好的证实。在风电有随机波动的特性带来好处的同时问题也结伴而来,电网被注入大量随机波动的风电功率,这仍然会给电力系统调度中心运行带来了巨大的威胁。将建模与求解两个方面作为突破口,对风电场的经济调度问题分别进行建模与求解这两个方面阐述、分析和设计,从而高效快捷的解决问题。鉴于风速与风功率的不确定性以及面对其所采取的解决方案不同,将建模分为确定性建模,模糊性建模以及概率性建模,通过这三种模型对风电场经济调度用这三种方法进行论述。大规模并网的风电场的系统还有待更加精细的调度,电力系统经济调度问题也需要更深层次的研究与破解。
  参考文献
  [1] 白永祥.省级调度中心风电场调度管理技术支持系统关键问题研究[J].天津大学.2011
  [2] 袁越.周建华.余嘉彦.含风电场电力系统调峰解决方案综述[J].电网与清洁能源2010.
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