李智，顧菊平，張新松

（南通大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南通 226019）

隨著化石燃料的逐漸枯竭與環(huán)境污染的日益加劇，人類對發(fā)展可再生能源給予了越來越多的重視。

風(fēng)電是目前最成熟、且最具商業(yè)開發(fā)前景的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]。風(fēng)電有分散接入和集中接入兩種并網(wǎng)方式。分散接入時(shí)電壓等級(jí)較低，風(fēng)電規(guī)模小，電量以當(dāng)?shù)叵{為主，對電網(wǎng)的影響較小；集中接入時(shí)電壓等級(jí)高，風(fēng)電規(guī)模大，電量以異地消納為主，對電網(wǎng)運(yùn)行影響較大。我國風(fēng)能資源主要分布于“三北”及東南沿海地區(qū)，大多遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，因此大多采用集中接入的方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，接入110 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)的風(fēng)電約占總?cè)萘康?5%[2]。

與常規(guī)能源機(jī)組不同，風(fēng)功率由隨機(jī)性的風(fēng)速確定，具有極強(qiáng)的不確定性[3]。圖1給出了某省電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)電場2010年7月每小時(shí)的出力總和，從該圖可發(fā)現(xiàn)：與常規(guī)能源機(jī)組不同，風(fēng)功率呈現(xiàn)出極強(qiáng)的不確定性。某些時(shí)段風(fēng)電場總出力高達(dá)數(shù)百M(fèi)W，而某些時(shí)段風(fēng)電場出力卻很小，甚至完全為零。此外，受湍流效應(yīng)、塔影效應(yīng)、偏航誤差、及風(fēng)機(jī)切換操作等因素的影響，風(fēng)功率中還將含有較多的低頻波動(dòng)分量[4]。如不加控制，這些波動(dòng)分量將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量問題，如電壓閃變等[5]。

圖1 某省電網(wǎng)2010年7月風(fēng)電出力總加Fig.1 The total w ind power output in the power grid of a province in July 2010

隨著風(fēng)電穿透水平的日益提高，其不確定性對電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行各領(lǐng)域的影響將越來越顯著。長期以來，學(xué)術(shù)界在此領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究工作。本文結(jié)合這些研究工作，總結(jié)了風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的前提下，其輸出功率的不確定性對電力系統(tǒng)的影響。最后，本文還簡要分析了利用儲(chǔ)能系統(tǒng)（energy storage system，ESS）改善風(fēng)功率不確定性的可能性。

1 風(fēng)功率不確定模型

采用合適的數(shù)學(xué)模型刻畫風(fēng)功率的不確定性是研究其對電力系統(tǒng)影響的重要基礎(chǔ)之一。當(dāng)研究的時(shí)間尺度較長時(shí)，學(xué)者往往采用概率模型或時(shí)間序列模型描述風(fēng)況的隨機(jī)特性，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組（wind turbine generator，WTG）的功率特性形成對應(yīng)的風(fēng)功率不確定性模型。當(dāng)研究的時(shí)間尺度不長時(shí)，可對風(fēng)功率進(jìn)行一定程度的預(yù)測，故可將其描述成預(yù)測值與不確定預(yù)測誤差之和。

1.1 概率模型

當(dāng)研究時(shí)間尺度較長時(shí)，Weibull分布被廣泛地用于描述平均風(fēng)速V的概率分布，其參數(shù)有2個(gè)：形狀參數(shù)k與尺度參數(shù)c。其中，k代表風(fēng)速頻譜特性，為無量綱參數(shù)；c具有速度量綱，反映平均風(fēng)速的大小。在已知風(fēng)速概率分布特性的基礎(chǔ)上，可根據(jù)WTG功率特性采用卷積計(jì)算或蒙特卡洛模擬（Monte Carlo simulation，MCS）技術(shù)獲得WTG的輸出功率P的概率學(xué)模型。

一般來說，風(fēng)電場中各WTG的受風(fēng)并不完全相同，從而導(dǎo)致其出力也不完全相同[6]。但在很多側(cè)重于研究風(fēng)電場對電力系統(tǒng)長期運(yùn)行影響的文獻(xiàn)中，這種出力差別往往被忽略，即整個(gè)風(fēng)電場的輸出功率Pw可表示為：

式中，n為風(fēng)電場中WTG的臺(tái)數(shù)。從數(shù)學(xué)上講，式（1）是線性變換，可方便地獲得整個(gè)風(fēng)電場出力Pw的概率模型。

1.2 時(shí)間序列模型

電能生產(chǎn)過程具有很強(qiáng)的連續(xù)性，因而在某些研究工作中需借助時(shí)序模型刻畫風(fēng)功率的不確定性。目前通常借助移動(dòng)平均自回歸（auto-regressive and moving average model，ARMA）模型構(gòu)建風(fēng)速的時(shí)間序列，即：式中，Vt為時(shí)刻t的平均風(fēng)速，μ和σ分別為風(fēng)速的期望和標(biāo)準(zhǔn)差，yt為時(shí)間序列值，其具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式可見文獻(xiàn)[7]，ARMA模型的參數(shù)可根據(jù)風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)獲得。獲取風(fēng)速的時(shí)間序列模型后，可根據(jù)WTG功率特性獲取對應(yīng)的風(fēng)功率的時(shí)間序列模型。

1.3 預(yù)測誤差模型

當(dāng)研究時(shí)間尺度較短時(shí)，可在一定程度上對不確定性的風(fēng)功率進(jìn)行預(yù)測[8]。此時(shí)，可將風(fēng)功率Pw表示為預(yù)測值和不確定性的預(yù)測誤差之和，即：

式中，Pfw為風(fēng)功率的預(yù)測值；εw為風(fēng)功率隨機(jī)預(yù)測誤差。此時(shí)，風(fēng)功率的不確定體現(xiàn)為預(yù)測誤差εw的不確定性。

當(dāng)多個(gè)大型風(fēng)電場接入系統(tǒng)時(shí)，依據(jù)中心極限定理，可近似用零期望的正態(tài)分布描述風(fēng)功率預(yù)測誤差[9-10]。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，預(yù)測提前時(shí)間是影響預(yù)測精度的重要因素之一。一般來講，預(yù)測提前時(shí)間越長，預(yù)測誤差越大。文獻(xiàn)[11]通過統(tǒng)計(jì)丹麥電網(wǎng)風(fēng)功率預(yù)測誤差發(fā)現(xiàn)：風(fēng)功率預(yù)測誤差的標(biāo)準(zhǔn)差（標(biāo)幺值）σw與預(yù)測提前時(shí)間t之間的關(guān)系可用下式近似逼近：

2 風(fēng)功率不確定性對可靠性的影響

大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電場出現(xiàn)后，學(xué)者就開始關(guān)注風(fēng)功率的不確定性對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的影響。丁明教授借助MCS技術(shù)研究了并網(wǎng)風(fēng)電場對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的影響[12-13]。研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)功率具有不確定性，因此其對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不如同容量的常規(guī)能源發(fā)電機(jī)組。為量化風(fēng)電場和常規(guī)機(jī)組對發(fā)電系統(tǒng)可靠性貢獻(xiàn)度之間的差異，文獻(xiàn)[12]定義了風(fēng)電場容量可信度（capacity credit，CC）這一指標(biāo)。它是指在保持系統(tǒng)可靠性水平不變的前提下，風(fēng)電場能替代的常規(guī)機(jī)組容量與風(fēng)電場容量的比值，直接反映了風(fēng)電場建設(shè)后可節(jié)省的常規(guī)機(jī)組容量。一般來講，由于風(fēng)功率具有不確定性，CC的數(shù)值遠(yuǎn)小于1。與此同時(shí)，加拿大學(xué)者Billition教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組也得出了類似的結(jié)論。文獻(xiàn)[14]通過對RBTS可靠性測試系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，90 MW的WTG對該測試系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)僅相當(dāng)于原系統(tǒng)中1臺(tái)10 MW的常規(guī)機(jī)組，即指標(biāo)CC的數(shù)值僅為0.11（10 MW/90 MW）。

多個(gè)距離不遠(yuǎn)的風(fēng)電場同時(shí)接入電力系統(tǒng)時(shí)，其風(fēng)況具有一定的相關(guān)性，從而其出力也呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。顯然，風(fēng)電場出力相關(guān)性可在一定程度上影響發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。文獻(xiàn)[7，15]分別采用MCS法與解析法研究了多個(gè)風(fēng)電場同時(shí)并網(wǎng)的前提下，其出力相關(guān)性對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)風(fēng)電場之間出力的相關(guān)性較弱時(shí)，其出力的不確定性可在一定程度上相互彌補(bǔ)，因而對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)就較強(qiáng)。

3 風(fēng)功率不確定性對系統(tǒng)規(guī)劃的影響

隨著風(fēng)電在電源中所占的比例越來越高，有必要在電力系統(tǒng)規(guī)劃過程中考慮風(fēng)功率不確定性的影響。電力系統(tǒng)規(guī)劃主要分為電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃兩部分。電源規(guī)劃的任務(wù)是在負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，尋求滿足一定可靠性水平的最優(yōu)電源建設(shè)方案。而電網(wǎng)規(guī)劃則是在電源規(guī)劃與負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上，尋找最優(yōu)的電網(wǎng)擴(kuò)展方案，在滿足安全、穩(wěn)定輸送電能的基礎(chǔ)上盡量節(jié)約電網(wǎng)投資。

3.1 風(fēng)功率不確定性對電源規(guī)劃的影響

電源規(guī)劃的重要約束條件之一是確保規(guī)劃方案的發(fā)電充裕度。因此，在包含風(fēng)電場的電源規(guī)劃過程中需采用合適的數(shù)學(xué)模型描述風(fēng)電場出力的不確定性，并在此基礎(chǔ)上對包含風(fēng)電的發(fā)電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行評(píng)估。如文獻(xiàn)[16]即在電源規(guī)劃過程中采用離散概率模型描述風(fēng)電場出力的不確定性，并評(píng)估了風(fēng)電場于指定年代投建對電源規(guī)劃的影響。

大量研究表明，風(fēng)電場出力具備與生俱來的不確定性，其對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)有限[12-14]。再加上風(fēng)電場單位容量投資成本與常規(guī)機(jī)組相比沒有優(yōu)勢，因而在傳統(tǒng)的偏重于經(jīng)濟(jì)性的電源規(guī)劃過程中風(fēng)電往往不占優(yōu)勢。但風(fēng)電是一種清潔能源，與常規(guī)機(jī)組相比，其環(huán)境效益較好。文獻(xiàn)[17]對常規(guī)電源規(guī)劃模型進(jìn)行了改進(jìn)，在電源規(guī)劃過程中考慮了風(fēng)電的環(huán)境效益。研究表明，考慮環(huán)境效益后，風(fēng)電在電源規(guī)劃中的競爭力大大加強(qiáng)。

3.2 風(fēng)功率不確定性對電網(wǎng)規(guī)劃的影響

風(fēng)功率的不確定性導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)潮流的不確定性，為制定出穩(wěn)健的電網(wǎng)規(guī)劃方案，有必要在規(guī)劃階段就對這些不確定性加以考慮。文獻(xiàn)[18]首次考慮了并網(wǎng)風(fēng)電場出力不確定性對電網(wǎng)規(guī)劃的影響，但作者僅依據(jù)可靠性指標(biāo)篩選規(guī)劃方案。傳統(tǒng)規(guī)劃模型要求規(guī)劃方案在任何情況下都不出現(xiàn)過負(fù)荷。在電源出力可控的情況下，這種規(guī)劃目標(biāo)是合理的。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，潮流的不確定性大大增強(qiáng)，此時(shí)再要求規(guī)劃方案在任何情況下都不出現(xiàn)過負(fù)荷往往是不經(jīng)濟(jì)的。文獻(xiàn)[19]利用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的思想構(gòu)建了考慮風(fēng)功率不確定性的電網(wǎng)規(guī)劃模型。模型中采用概率潮流模型取代確定性潮流模型，并利用機(jī)會(huì)約束思想處理規(guī)劃方案的安全性約束，即允許規(guī)劃方案中出現(xiàn)少量過負(fù)荷。該模型可有效考慮并網(wǎng)風(fēng)功率不確定性對電網(wǎng)規(guī)劃的影響，但模型所需的求解計(jì)算量較大。文獻(xiàn)[20]構(gòu)建了基于場景概率的電網(wǎng)規(guī)劃模型，該模型借助不同的計(jì)算場景近似考慮風(fēng)功率的不確定性，但計(jì)算量相對文獻(xiàn)[19]要大為減小。文獻(xiàn)[21]對基于逐步擴(kuò)展法的電網(wǎng)規(guī)劃模型進(jìn)行了改進(jìn)，提出了考慮風(fēng)功率不確定性的電網(wǎng)規(guī)劃模型。該模型計(jì)算更為快捷，具有一定的實(shí)用性，但不能給出數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解。

風(fēng)功率具有不確定性，且較難預(yù)測，因而系統(tǒng)運(yùn)行過程中往往需借助發(fā)電再調(diào)度確保系統(tǒng)功率平衡，因此有必要在電網(wǎng)短期規(guī)劃過程中考慮發(fā)電再調(diào)度環(huán)節(jié)。文獻(xiàn)[22]在電網(wǎng)規(guī)劃模型中考慮了發(fā)電再調(diào)度導(dǎo)致的額外控制成本。此外，為節(jié)省求解計(jì)算量，文獻(xiàn)將考慮了風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)規(guī)劃問題分解為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資決策與方案的控制措施成本評(píng)估2個(gè)子問題，二者借助原問題的規(guī)劃目標(biāo)進(jìn)行總體協(xié)調(diào)。在此基礎(chǔ)上，通過分析規(guī)劃目標(biāo)與問題本身的特性，設(shè)計(jì)了啟發(fā)式的優(yōu)化算法，顯著減小了求解計(jì)算量。

4 風(fēng)功率不確定性對短期調(diào)度的影響

目前電網(wǎng)短期調(diào)度多指日前調(diào)度，即在系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、聯(lián)絡(luò)線交換計(jì)劃、機(jī)組初始狀態(tài)已知的情況下，制定最優(yōu)的日發(fā)電計(jì)劃和出力安排以確保電能生產(chǎn)費(fèi)用或電力公司購電成本最低?，F(xiàn)階段，為鼓勵(lì)風(fēng)電發(fā)展，很多國家和地區(qū)均給予風(fēng)電企業(yè)優(yōu)先上網(wǎng)權(quán)。這種情況下，日前調(diào)度中往往將不確定性的風(fēng)功率視作負(fù)的負(fù)荷加以考慮。顯然，風(fēng)功率的不確定性將顯著影響系統(tǒng)日前調(diào)度。

4.1 風(fēng)功率不確定性對旋轉(zhuǎn)備用的影響

旋轉(zhuǎn)備用是日前調(diào)度需考慮的重要因素之一，其數(shù)值將會(huì)顯著影響日發(fā)電計(jì)劃的發(fā)電成本和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用確定方法是確定性的，即將其設(shè)為一定比例的負(fù)荷（如10%）或系統(tǒng)中較大機(jī)組的容量。顯然，隨著大量風(fēng)電的接入，這種確定性的旋轉(zhuǎn)備用選取原則因未考慮風(fēng)功率不確定性，將不再適用。早期的研究工作普遍認(rèn)為：為管理風(fēng)功率的不確定性，系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用需求將隨風(fēng)功率穿透水平的提高而逐步增加[23]。實(shí)際上，旋轉(zhuǎn)備用是有成本的，調(diào)度過多的旋轉(zhuǎn)備用將會(huì)導(dǎo)致日前調(diào)度計(jì)劃中的開機(jī)數(shù)目明顯增多，從而增加系統(tǒng)運(yùn)行成本。因此，一味增大系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用以管理風(fēng)功率的不確定性在經(jīng)濟(jì)上是不合適的。文獻(xiàn)[24-25]在研究工作中計(jì)及了備用成本，通過旋轉(zhuǎn)備用成本與效益之間的平衡確定風(fēng)電接入后的系統(tǒng)最優(yōu)旋轉(zhuǎn)備用。研究發(fā)現(xiàn)，考慮到備用的提供成本后，最優(yōu)旋轉(zhuǎn)備用需求并不隨著風(fēng)功率穿透水平的提高而單調(diào)增大。

一般來講，旋轉(zhuǎn)備用指的是正備用，即在機(jī)組突然故障或負(fù)荷激增的情況下，機(jī)組增加出力以確保系統(tǒng)功率平衡。不確定性風(fēng)電接入后，考慮到風(fēng)功率有可能突然增大，此時(shí)負(fù)備用變得同樣重要，即常規(guī)機(jī)組能在風(fēng)功率激增的情況下及時(shí)下調(diào)出力以接納風(fēng)功率[26]。

4.2 風(fēng)功率不確定性對調(diào)度模式的影響

傳統(tǒng)調(diào)度模式的目標(biāo)是在確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下制定電能生產(chǎn)成本或電網(wǎng)企業(yè)購電費(fèi)用最低的發(fā)電計(jì)劃。大規(guī)模風(fēng)電入網(wǎng)后，國家相關(guān)法規(guī)要求電網(wǎng)企業(yè)全額接受風(fēng)電企業(yè)的上網(wǎng)電量。眾所周知，風(fēng)功率具有極強(qiáng)的不確定性，其大量接入可能會(huì)威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此全額接受風(fēng)電企業(yè)的上網(wǎng)電量對電網(wǎng)企業(yè)來說并不是件很容易的事情。因此，有研究工作嘗試將風(fēng)電接納能力考慮到調(diào)度目標(biāo)之中。文獻(xiàn)[27]將棄風(fēng)量最小作為調(diào)度目標(biāo)之一引入到日前調(diào)度模型中。研究表明，為減少風(fēng)電企業(yè)棄風(fēng)量，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效益將會(huì)下降。文獻(xiàn)[28]將風(fēng)功率的不確定性量化為風(fēng)電成本納入到短期調(diào)度模型中，同時(shí)考慮風(fēng)功率的不足與盈余對系統(tǒng)調(diào)度的影響。研究結(jié)果顯示，風(fēng)功率的不確定性增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，可在日前較準(zhǔn)確的預(yù)測系統(tǒng)未來24 h的負(fù)荷需求，并在此基礎(chǔ)上借助機(jī)組組合（Unit commitment，UC）工具優(yōu)化日前調(diào)度計(jì)劃。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界采取各種方法盡力提高風(fēng)功率的預(yù)測精度[29-30]。但迄今為止，與負(fù)荷預(yù)測精度相比，風(fēng)功率的預(yù)測精度仍舊較差。因此并網(wǎng)風(fēng)功率的不確定性將會(huì)給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)日前調(diào)度模式帶來巨大的挑戰(zhàn)。就目前來看，縮短預(yù)測提前時(shí)間是提高風(fēng)功率預(yù)測精度的有效途徑之一[18]。研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)功率預(yù)測誤差將會(huì)隨預(yù)測提前時(shí)間的縮短而顯著減小。因此，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，采用滾動(dòng)預(yù)測方法預(yù)測風(fēng)電功率并在此基礎(chǔ)上制訂滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃將更符合實(shí)際情況[31-32]。文獻(xiàn)[31]研究了在線有功滾動(dòng)調(diào)度的動(dòng)態(tài)前瞻時(shí)間窗口模型，實(shí)現(xiàn)了在線有功調(diào)度問題在時(shí)間維度上的有效解耦，并提出了一種能夠考慮多時(shí)段間各種動(dòng)態(tài)耦合約束條件的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)滾動(dòng)發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化算法。文獻(xiàn)[32]提出了能有效消納不確定性風(fēng)功率的發(fā)電計(jì)劃在線滾動(dòng)修正策略，并研究了其與日前計(jì)劃優(yōu)化的關(guān)系。

5 儲(chǔ)能系統(tǒng)改善風(fēng)功率的不確定性

現(xiàn)有研究表明，風(fēng)功率不確定性對電力系統(tǒng)的影響大都是負(fù)面的，如導(dǎo)致風(fēng)電場的容量可信度偏低，增加系統(tǒng)調(diào)度難度，增大系統(tǒng)運(yùn)行成本等。中國政府莊嚴(yán)承諾，截止2020年能源消費(fèi)中至少要有15%來自非化石燃料[33]。大力發(fā)展風(fēng)電是確保這一目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)的有效途徑之一?？梢灶A(yù)見：未來一段時(shí)間內(nèi)我國電網(wǎng)的風(fēng)電穿透水平將持續(xù)提高，因此有必要采取技術(shù)措施緩解風(fēng)功率的不確定性，從而降低其并網(wǎng)的不利影響。

ESS可將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，并有效存儲(chǔ)。近年以來，學(xué)者們開始嘗試著利用ESS改善風(fēng)功率的不確定性，并降低其并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的不利影響。目前在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)包括抽水蓄能電站、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、制氫儲(chǔ)能以及電池儲(chǔ)能等[34-36]，除集中安裝的儲(chǔ)能電站外，電池儲(chǔ)能裝置還包括并網(wǎng)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池組[37]。

文獻(xiàn)[38]將抽水蓄能電站和風(fēng)電場并列運(yùn)行，利用ESS將低谷時(shí)的風(fēng)能存儲(chǔ)起來，并在高峰時(shí)出售給電網(wǎng)，提高了并網(wǎng)風(fēng)電場的運(yùn)行效益。文獻(xiàn)[39]嘗試將ESS接入到風(fēng)電場，并借助蒙特卡洛模擬技術(shù)研究了其對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)。研究表明：引入ESS后，風(fēng)電場對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)明顯增強(qiáng)。文獻(xiàn)[40-42]利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（battery energy storage system，BESS）實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)功率的有效調(diào)度。顯然，與不確定性的風(fēng)功率相比，可調(diào)度的風(fēng)功率對系統(tǒng)的不利影響將顯著降低。我國于2010啟動(dòng)的國家科技支撐計(jì)劃“風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程關(guān)鍵技術(shù)研究”也開始著手研究數(shù)十MW級(jí)的BESS集成技術(shù)，并考慮將其應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)工程。

現(xiàn)有研究工作均表明：利用ESS靈活的充、放電能力可在一定程度上改善風(fēng)功率的不確定性，并緩解其大規(guī)模接入對電力系統(tǒng)的不利影響。就目前技術(shù)水平來看，利用ESS改善風(fēng)功率的不確定性，提高風(fēng)電并網(wǎng)效益，主要有以下兩點(diǎn)困難。首先，ESS單位容量造價(jià)普遍較高，其投資成本能否收回尚存疑問；其次，考慮風(fēng)功率不確定性的ESS優(yōu)化運(yùn)行理論還有待進(jìn)一步研究。

6 小結(jié)

在國家能源政策的強(qiáng)力推動(dòng)下，我國電網(wǎng)的風(fēng)電穿透水平將持續(xù)提高，其出力不確定性對電力系統(tǒng)的影響將日益顯著。本文結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者此領(lǐng)域取得的研究成果對此進(jìn)行了綜述，討論主要集中在以下3個(gè)方面：

1）風(fēng)功率不確定性對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的影響?，F(xiàn)有研究表明，受輸入一次能源的限制，風(fēng)電場對發(fā)電系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)度遠(yuǎn)不如同容量的常規(guī)能源機(jī)組。

2）風(fēng)功率不確定性對電力系統(tǒng)規(guī)劃的影響。并網(wǎng)風(fēng)電的不確定性增加了電源與電網(wǎng)規(guī)劃的不確定性?，F(xiàn)有的規(guī)劃模型均較好的考慮了風(fēng)電不確定帶來的影響，從而得出了適應(yīng)性較強(qiáng)的規(guī)劃方案。

3）風(fēng)功率不確定性對電力系統(tǒng)調(diào)度的影響。與負(fù)荷相比，風(fēng)功率的可預(yù)測性較差，因此在電力系統(tǒng)調(diào)度中必須考慮風(fēng)功率不確定性的影響?，F(xiàn)有研究工作表明，風(fēng)功率的不確定性將會(huì)顯著影響系統(tǒng)最優(yōu)備用容量、調(diào)度模式等各個(gè)方面。

最后，本文還結(jié)合現(xiàn)有研究工作討論了采用儲(chǔ)能技術(shù)緩解風(fēng)功率的不確定性，降低其對電力系統(tǒng)不利影響的可能性。

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