论文部分内容阅读
摘 要：近些年来我国风电装机容量快速增长，“千万千瓦级风电基地”建设如火如荼，随着而来的风电消纳问题日益突出。本文提出一套综合考虑发电端、电网、受电端三个方面的电网风电消纳能力评价指标体系，并采用综合评价方法中的层次分析法对西北电网下属五个省区的风电消纳能力进行综合评价。
关键词：风电消纳；评价指标；层次分析法
1.电网风电消纳能力评价指标体系的构建
1.1风电自身因素分析
影响风电消纳能力的风电自身因素主要体现在两个方面：一是风电出力特性；二是风电技术装备水平。如果在风电场配备风电功率预测系统，实现风电场有功出力在线调控，则风电出力绝对值以及出力变化率便能得到有效控制，这将有利于电力调度合理安排电网中其他电源开机方式，大大提升电网接纳风电的能力。
1.2电网系统特性分析
电力系统接纳风电的能力主要由电网调峰能力、电网网架适应性决定，而影响这2个方面的因素主要包括风电自身特性、负荷特性、外送通道等。
（1）电网负荷水平。电网负荷水平直接决定了风电容许接入的容量，电网负荷水平以及峰谷差越大，系统调峰需求就越高，风电容许接入的容量空间越大，电网系统消纳能力就越强。
（2）调峰电源的开发规模。由于风力发电不稳定的出力特性，客观上需要匹配一定规模的灵活调节电源以保障电网稳定运行。因此，调峰电源开发规模加大在一定程度上减轻电网调峰压力，从而使得电网消纳风电的能力增强[1][2]。
（3）外送通道建设。目前我国风电基地所在地区基本属于经济欠发达地区，本地用电负荷低、配套电网建设相对落后等特点，导致本地电网接纳风电困难。因此，大力发展外送通道建设，尤其是远距离、跨区域的特高压电网建设，将大大提升电网的风电消纳能力。
（4）智能电网建设。建设坚强智能电网成为风电规模化开发和有效利用的必然选择，一方面，智能电网建设将大大提高电网优化配置能力，从而为大规模的风电并网提供技术上的支撑；另一方面，智能电网的分布式储能单元的建设，不仅起到了削峰填谷的作用，而且还可以充分利用负荷低谷丰富的风力发电能力，减少“弃风”，提高风电机组利用率，进而提升风电的消纳能力。
1.3受电端市场特性分析
受端市场特性分析是指电力输送终端的市场环境分析，主要包括对电力市场的经济发展潜力、电力供需形势以及政策环境分析，从终端市场电力消费潜力的角度分析这些因素对电网风电消纳能力的影响。
1.4风电消纳能力评价指标体系
基于以上分析，建立如图1所示的风电消纳能力评价指标体系。
图1 风电消纳能力评价指标体系
按性质划分，评价指标可以分为两大类：一类是定量指标，如统调最大负荷增速、燃气和水电装机容量占比、外送电量、智能化变电站建设、经济增长速度，对这类指标按其定义，根据基础数据计算出指标值；另一类是定性指标，如风电出力特性、风电技术装备水平、电力供需形势、政策环境，对于这类指标本文采取的做法是：首先给定性指标以明确定义，再根据定义和实际情况，如按很好、较好、一般、较差、很差划分为五个等级，分别规定相应的评分值，通过专家打分给评价对象做出评价，以此作为该指标的指标值。
定性指标的评价集分别为：
（1）风电出力特性U21={很稳定、较稳定、一般、较不稳定、很不稳定}；
（2）风电技术装备水平U22={很高、较高、一般、较低、很低}；
（3）电力供需形势U28={很紧张、较紧张、一般、较充足、很充足}；
（4）政策环境U29={很好、较好、一般、较差、很差}。
上述各个评价集所对应的测量标度向量均为H={5，4，3，2，1}，通过专家打分可以得到西北五省对应的定性指标的指标值。表1是风电消纳能力评价指标及原始数据。
2.西北电网风电消纳能力的综合评价
本文采用层次分析法，运用Matlab软件运行，结果如下表所示：
从上表中可以看出，总排序的CR<0.1，因此认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的。
从方案层总排序的结果看，陕西省权重（0.2668）均大于其他各省权重，甘肃省权重最低，因此最终方案选择陕西省。对于准则层的9个指标，风电出力特性、外送电量以及智能化变电站建设三个指标权重较高，说明发电端以及电网特性在评价电网风电消纳能力中的关键性作用。
3.结论及建议
通过以上研究分析可以看出，影响电网风电消纳能力的因素主要来自三个方面，其中发电侧的风电出力特性以及电网侧的电网负荷特性、外送通道建设、电源调峰能力等是关键影响因素。因此，建议未来我国应从优化电源结构，加大调峰电源建设；发展风电储能技术，平滑风电调峰特性；优化电力调度模式，实现电力跨省、跨区平衡；引入需求侧响应，激励用户低估多利用风电等角度提升风电消纳能力。（作者单位：华北电力大学经济与管理学院）
参考文献
[1] 白雪飞，王丽宏，杜荣华.风电大规模接入对蒙西电网调峰能力的影响[J].内蒙古电力技术，2010，28（1）：1-3.
[2] 白建华，辛颂旭，贾德香.中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究[J].2010，26（1）：14-17.
关键词：风电消纳；评价指标；层次分析法
1.电网风电消纳能力评价指标体系的构建
1.1风电自身因素分析
影响风电消纳能力的风电自身因素主要体现在两个方面：一是风电出力特性；二是风电技术装备水平。如果在风电场配备风电功率预测系统，实现风电场有功出力在线调控，则风电出力绝对值以及出力变化率便能得到有效控制，这将有利于电力调度合理安排电网中其他电源开机方式，大大提升电网接纳风电的能力。
1.2电网系统特性分析
电力系统接纳风电的能力主要由电网调峰能力、电网网架适应性决定，而影响这2个方面的因素主要包括风电自身特性、负荷特性、外送通道等。
（1）电网负荷水平。电网负荷水平直接决定了风电容许接入的容量，电网负荷水平以及峰谷差越大，系统调峰需求就越高，风电容许接入的容量空间越大，电网系统消纳能力就越强。
（2）调峰电源的开发规模。由于风力发电不稳定的出力特性，客观上需要匹配一定规模的灵活调节电源以保障电网稳定运行。因此，调峰电源开发规模加大在一定程度上减轻电网调峰压力，从而使得电网消纳风电的能力增强[1][2]。
（3）外送通道建设。目前我国风电基地所在地区基本属于经济欠发达地区，本地用电负荷低、配套电网建设相对落后等特点，导致本地电网接纳风电困难。因此，大力发展外送通道建设，尤其是远距离、跨区域的特高压电网建设，将大大提升电网的风电消纳能力。
（4）智能电网建设。建设坚强智能电网成为风电规模化开发和有效利用的必然选择，一方面，智能电网建设将大大提高电网优化配置能力，从而为大规模的风电并网提供技术上的支撑；另一方面，智能电网的分布式储能单元的建设，不仅起到了削峰填谷的作用，而且还可以充分利用负荷低谷丰富的风力发电能力，减少“弃风”，提高风电机组利用率，进而提升风电的消纳能力。
1.3受电端市场特性分析
受端市场特性分析是指电力输送终端的市场环境分析，主要包括对电力市场的经济发展潜力、电力供需形势以及政策环境分析，从终端市场电力消费潜力的角度分析这些因素对电网风电消纳能力的影响。
1.4风电消纳能力评价指标体系
基于以上分析，建立如图1所示的风电消纳能力评价指标体系。
图1 风电消纳能力评价指标体系
按性质划分，评价指标可以分为两大类：一类是定量指标，如统调最大负荷增速、燃气和水电装机容量占比、外送电量、智能化变电站建设、经济增长速度，对这类指标按其定义，根据基础数据计算出指标值；另一类是定性指标，如风电出力特性、风电技术装备水平、电力供需形势、政策环境，对于这类指标本文采取的做法是：首先给定性指标以明确定义，再根据定义和实际情况，如按很好、较好、一般、较差、很差划分为五个等级，分别规定相应的评分值，通过专家打分给评价对象做出评价，以此作为该指标的指标值。
定性指标的评价集分别为：
（1）风电出力特性U21={很稳定、较稳定、一般、较不稳定、很不稳定}；
（2）风电技术装备水平U22={很高、较高、一般、较低、很低}；
（3）电力供需形势U28={很紧张、较紧张、一般、较充足、很充足}；
（4）政策环境U29={很好、较好、一般、较差、很差}。
上述各个评价集所对应的测量标度向量均为H={5，4，3，2，1}，通过专家打分可以得到西北五省对应的定性指标的指标值。表1是风电消纳能力评价指标及原始数据。
2.西北电网风电消纳能力的综合评价
本文采用层次分析法，运用Matlab软件运行，结果如下表所示：
从上表中可以看出，总排序的CR<0.1，因此认为判断矩阵的整体一致性是可以接受的。
从方案层总排序的结果看，陕西省权重（0.2668）均大于其他各省权重，甘肃省权重最低，因此最终方案选择陕西省。对于准则层的9个指标，风电出力特性、外送电量以及智能化变电站建设三个指标权重较高，说明发电端以及电网特性在评价电网风电消纳能力中的关键性作用。
3.结论及建议
通过以上研究分析可以看出，影响电网风电消纳能力的因素主要来自三个方面，其中发电侧的风电出力特性以及电网侧的电网负荷特性、外送通道建设、电源调峰能力等是关键影响因素。因此，建议未来我国应从优化电源结构，加大调峰电源建设；发展风电储能技术，平滑风电调峰特性；优化电力调度模式，实现电力跨省、跨区平衡；引入需求侧响应，激励用户低估多利用风电等角度提升风电消纳能力。（作者单位：华北电力大学经济与管理学院）
参考文献
[1] 白雪飞，王丽宏，杜荣华.风电大规模接入对蒙西电网调峰能力的影响[J].内蒙古电力技术，2010，28（1）：1-3.
[2] 白建华，辛颂旭，贾德香.中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究[J].2010，26（1）：14-17.