风电出力特性研究及其应用
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摘 要：光伏、风力发电出力具有间歇性、波动性和随机性等不稳定特点，为更好掌握风光发电出力特性，从年际、年、月、日时间尺度提出了风光发电出力特性指标体系及互补性指标，并对某地已建单个风光电站出力过程进行了特性分析。
关键词：海上风电;出力特性;消纳问题
1 前言
风电产业是我国战略性新兴产业的重要组成部分，风力发电是可再生能源领域中技术成熟、最具规模开发条件的发电方式之一。积极有序开发风能资源，对于增加清洁能源供应、促进能源结构调整和节能减排具有重要意义。
2 海上风电出力特性分析
目前，某地风电项目正处于初步发展阶段，有较多阻碍性因素制约该项目工程的正常、有序发展，基本表现为海上风力监测工作不到位、有用数据较少和出力历史数据不足。因为因素严重阻碍了海上风电项目的有效建设，所以需要应用研究框架，结合相关数据，研究出力特性。探究该框架研究风力出力问题时，需要综合分析实际数据和数据模拟两方面的数据，以获得风力出力参数，研究人员再结合测风数据模拟出力的具体情况得出出力特性。其一为波动性，主要因为风能的随机性特征，在此种特性影响下，会导致风电出力具备波动性特性。海上风速与陆上风速在不同气候条件的影响下有较大差异性。在海上风能分散性的影响下，海上风力分布范围较广，功率密度低。基于上述内容，可以了解到海上风电出力期间会有较大的波动情况，无明显的变化规律可循，且出力波动通常在0%～100%，因此海上风电会发生连续数日大出力、小出力情况。其二为随机性，此种特性可以间歇性出现。若对单独研究一个风电场，对每日发电量进行连续数天的平均计算，最终可能会出现相同的结果，但是对每天不同时段平均发电量进行计算，结果差异明显。
3 海上风电消纳问题分析
3.1 风电消纳特点与消纳问题
现阶段，处理海上风电消纳问题时多采用安装布置电力储能设备法，以此在控制出力波动性的前提下，可以有效进行消纳。但是，我国在近几年才开始研究海上风电，消纳处理方面还存在一定问题，这对风电并网、能源有效存储与传输会产生不良影响。当前海上风电消纳特点主要表现为海上风电场以装机容量为标准判断、处理问题。如果出力情况为标准值的85%左右，分析出力密度曲线可见其明显升高，此为单一海上风电场消纳特点。观察多个风电场出力随总装机容量变化的情况，可以了解到出力总装机容量在35%～80%，呈现出反调峰情况，具有较高的出力概率且程度非常强烈。若在有较大差异的系统负荷峰谷处应用海上风电场，会增加系统调峰难度，且潮流呈现多样性。分析系统负荷情况，发现其具有季节性特点，即冬低、夏高，这说明冬季处理海上风电场的消纳问题难度较大，夏季解决消纳问题较为容易。常规情况下，观测海上风速可知海上风电较为稳定，而陆地的风速较大，陆上风电稳定性非常差。与陆上风电特性相比，海上风電具有自相关函数衰减系数较小、出力波动性相对较小、大多分布在海岸附近的特点，在海上风电接入期间，一般不会对系统调频造成严重影响，且接入要求少、流程简单。不同海上风电项目开发需要分区域进行，由此产生的风电消纳难度较小。海上风电场有非常高的整体出力水平和能力，需要大力此种风电场的施工建设和应用力度。分析海陆的风电场开发情况可知，陆上风电场多集中在一个区域，具有集中性特点。整体电网规划工作涉及的内容与环节较多，但在海上风电场规划建设期间，风电场基本是根据建设所在地的海岸线分布情况分区设计、施工和运行。实际工作中，海上风电场可参考附近修建的陆上风电场，按照就近原则直接进行接入处理，无需修建大量的输电通路，直接按照风电接入正常工作即可，消纳难度将显著的降。此外，风电场出力特性与海上风速有着直接关系。因为风速由风电场的具体分布位置、附近的海洋性气候决定，所以风速是海上风电场建设中需要重点研究的问题，但目前海上风速测试资料数量少、质量一般。因此，要求海上风电场继续研究海上风速，进而科学、有效处理风电场工作过程中出现的各种问题，保证基于风电的电能生产工作高效进行。本文系统总结、分析了当前学界研究的海上风电场消纳特性，以期从不同角度得出的风电消纳特点，为后续解决风电消纳问题提供参考。工作人员需要掌握上述内容，以有效做解决风电消纳问题。分析当前海上风电消纳问题，主要包括三方面。第一，海上风电发展机制不完善。现阶段，风电场建设管理制度具有一定的滞后性，很多内容与当前的发电管理工作脱节，特别是跨省风电和跨区消纳有较多问题，需要从制度层面改进完善，进而有效实施风电消纳工作。第二，消纳市场开发缓慢。目前，开展海上风电项目开发的地区多处于沿海、东中部地区，风电并网较为频繁，导致风电出力较大、电网运行压力较大，在有限的消纳市场中不能完全完成消纳工作。第三，控制风电波动性的效果差。目前，用于波动性控制的主要措施是采用电能存储设备，但由于符合存储要求的设备数量较少、灵活电源占比少，导致控制效果不理想。
3.2 解决问题的对策
上述消纳问题对海上风电场工作质量、效率影响较大，需要按照以下方法进行解决。首先，国家相关清洁能源项目开发管理部门需要研究常规使用的制度内容，从消纳问题的基础上完善、优化相关消纳法律规范，增加一些风电消纳有效措施、消纳要求和标准，以便不同区域的海上风电场可以实现跨省份、跨区域的消纳。其次，增强海上风电发电能力。由于当前一些海上风电场开展发电工作时多使用集中式的发电方式，导致并网工作难度升高且电能损耗严重，这需要海上风电项目建设人员加强学习、研究新型发电模式，以提高工作质量。在应用新模式时，海上风电建设的相关单位需要详细调查该项目范围，据此修建工业园区，在园区内有效扩大风电消纳市场，从而完成风电消纳的工作任务。再次，研究先进的风电预测技术。由于我国研究海上风电的时间较晚，在核心技术和应用方面与国外发达国家之间有着较大差距。针对此种情况，海上风电消纳研究人员需积极学习、了解国外的现代化风电预测技术，总结我国此项技术研发过程中的问题，积累研发经验，且研究部门需要投入大量的资金，综合一切有利条件研发风电预测技术，构建预测模型，结合测试获得的风力数据，在模型中预测风电工作情况。如此一来，在高精度预测情况下可以科学、合理控制风电出力波动性，避免由于出力波动性控制不良造成风电场运行问题。最后，加强海上风电场运行的安全管理。当前海上风电场日常运营期间面临着消纳问题，这对风电场的安全生产、经济效益、社会效益产生诸多不良影响，因此安全管理工作刻不容缓。海上风电场需设置专门的安全运营管理部门，依照安全生产、预防为主的管理原则，高质量、高效率完成任务;工作人员需要具有较强的管理能力和安全生产风险排除能力，在发生安全问题时能够快速解决问题，保障电力生产、传输的有效性，降低各类事故的发生率。
4 结论
海上风电有助于生产高质量、高效率的电能资源，在项目建设期间，需要把握好风电出力特性，以此保证项目顺利建设。另外，深入研究项目开发利用时出现的消纳问题，找出产生消纳问题的原因，以此制订有效的解决方案，确保海上风电项目可以在投入应用后取得理想效果，尽快回收成本，获得较高的经济收益。
参考文献：
[1] 傅旭，苗淼，李富春，等.青海电网光伏接纳能力研究[J].陕西电力，2017（4）：21～25.
[2] 张乐平.多能互补—促进可再生能源发展的有效途径[J].西北水电，2012（1）：7～12.
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