多运行方式下风电并网系统输电阻塞风险管理

针对负荷和风电输出功率的不确定性使风电并网系统呈现多种运行方式，而传统的单一运行方式下的阻塞风险管理显示出局限和不足这一问题，本项目深入研究了复杂变量相关性、概率潮流、输电阻塞风险评估和控制，主要成果：1)建立了异步风力发电机概率模型，针对风电并网系统中存在复杂的变量相关性的特点，提出了能够处理正态和非正态随机变量相关性的新方法；2)联合处理变量相关性的方法和点估计方法，进行了风电并网系统概率潮流计算，验证了多运行方式下变量相关性处理方法的有效性；3)研究了风电并网系统优化模型及求解算法，分析了影响风电穿透功率水平的主要因素，建立了多运行方式下考虑变量互相关性的风电并网系统概率最优潮流模型；4)考虑负荷相关、风速相关，建立了输电阻塞的可能性模型和严重性模型，研究了输电阻塞的风险评估问题；5)考虑风电并网系统中复杂的变量相关性，构建了输电阻塞风险控制模型，设计了具有自主知识产权的含风电场电力系统最优潮流和线路过载风险控制仿真软件。本项目研究成果为风电并网系统安全性的进一步研究与拓展奠定了基础。

电网互联和电力市场化环境下电能交易日益增多，且大量具有随机性和波动性的风电接入电网，导致输电阻塞频繁发生，严重影响电力系统的安全稳定运行，对阻塞问题进行风险管理势在必行，但由于负荷和风电输出功率的不确定性使风电并网系统呈现多种运行方式，传统的单一运行方式下的阻塞风险管理显示出局限和不足。本课题针对该问题，考虑随机风速、变量相关等因素，采用概率分析法描述多运行方式，建立风电并网系统概率潮流模型；探讨多运行方式下的风电穿透功率极限和风电场无功补偿问题；研究系统发生输电阻塞的可能性、严重性及风险指标计算问题；兼顾系统经济性和安全性，探索降低阻塞风险的系统风险控制策略，及输电阻塞风险评估和控制的并行算法实现。建立一套多运行方式下风电并网系统输电阻塞风险评估预警和风险控制决策体系，对阐明风电接入智能输电网后的阻塞问题的机制有重要意义，为风电并网系统安全性的进一步研究与拓展提供理论基础和实验依据。

小电厂并网接入电网方式有两种:

①35 kV或10 kV单回线与系统并网，例如清徐美锦电厂、伸华电厂、汾河一、二库水电站等;

②通过35 kV双回线与系统并网，例如如东山电厂、同舟电厂、煤气化研石电厂等。

在单回线或双回线与系统并网但双回线分裂运行的情况下发生并网小电厂系统接地故障时，分两种情况。一种是如果是小电厂侧设备故障造成，则由小电厂自行处理。另一种是如果是并网线路造成的，则又分两种处理方法:

①小电厂孤网运行，并网线路停电处理，例如运行中遇到的某相弓子线烧断搭在横担上造成接地;

②小电厂机组解列，并网线路停电处理。以上两种处理方法视具体情况而定。

并网光伏并网方式

我国GB/T19939—2005标准根据光伏发电系统是否允许通过供电区的变压器向高压电网送电，分为可逆流和不可逆流2种并网方式，但并未对光伏发电系统的并网容量和接入电压等级进行详细规定。

国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》中，根据光伏电站接入电网的电压等级（0.4kV、10~35kV、66 kV）将光伏电站划分为小型 、中型和大型 ，但没有明确光伏电站的容量。IEEE929—2000中对小型、中型和大型光伏发电系统的容量分别规定为≤10kW、10～500kW和≥500kW。建议我国在制定标准时可以参考国家电网公司《光伏电站接入电网技术规定》、IEEE929和日本的相关规定，综合考虑光伏发电系统输出容量和受电电力容量，选择合适的并网电压等级和电气设备。

并网风电并网方式

目前，国内外的风力发电大多是以风电场形式大规模集中接入电网。考虑到不同的风力发电机组工作原理不同，因此其并网方式也有区别。国内风电场常用机型主要包括异步风力发电机、双馈异步风力发电机、直驱式交流永磁同步发电机、高压同步发电机等。同步风力发电机的主要并网方式是准同步和自同步并网；异步风力发电机组的并网方式则主要有直接并网、降压并网、准同期并网和晶闸管软并网等。

各种并网方式都有其自身的优缺点，根据实际所采用的风电机组类型和具体并网要求选择最恰当的并网方式，可以减小风电机组并网时对电网的冲击，保证电网的安全稳定运行。

我国在制定风力发电并网国家标准GB/Z19963—2005时，只考虑到当时的风电规模和机组的制造水平，是一个很低的标准。近年来风电事业发展迅速，整体呈现大规模、远距离、高电压、集中接入的特点，对电网的渗透率越来越高，为使风电成为一种能预测、能控制、抗干扰的电网友好型优质电源，有必要对原有标准进行升级完善。