风电功率预测技术

风能为间歇性能源, 风电场的有功功率和无功功率将随风速的变化而变化 在分析风电场接人电力系统时, 需要考虑风电场输出功率波动范围大的特点 对于某些风能资源比较丰富的地区, 随着风电场建设规模的扩大, 风电场装机容量在当地负荷中所占的比例增加 风电场的功率波动会对地区电网运行产生一定影响 主要是功率波动带来的电压变化问题 所以, 应积极开展风电功率预测研究, 尤其是超短期预测, 尽早向电力系统调度部门提供必要信息, 便于系统调度, 进一步提高风电的接人能力。

1.意义

我国风电产业规模逐步扩大, 风电已成为能源发展的重要领域 截至2008年12 月31日, 我国累计建成239 个风电场, 总装机达到12 17 万千瓦, 另有1203 万千瓦项目批复在建 2 009 年全国新增风电生产能力356 万千瓦, 风电装机已达160 万千瓦 并已规划在内蒙古、甘肃、新疆、 河北和江苏等风能资源丰富地区, 建设6 个千万千瓦级风电基地 尽管风电这一可再生能源发展迅猛, 但是调查结果显示, 目前国内许多电场投产后实际的年平均发电量比预测值低2 0 % 一3 0 % ,极少数电场甚至低达4 0 % , 导致该结果的一个重要原因就是风能资源的测量和评估存在问题, 对我国典型地区风资源规律的认识, 对我国风电场的建设缺乏理论依据。

(l) 由于一般风电项目可研报告风电场考虑2 0 年的运行状况, 在计算发电量时, 许多折减因素根本没有发生 若恶劣气候停机3 % , 功率曲线保证率95 % 等, 如不考虑这些因素, 在对风电场实际发电量与理论进行对比时, 相差会更大

(2 )在无法满足规范要求的情况下,由于风资源观测系列太短, 设计单位机械地利用临近气象站的长期观测数据进行数据订正 由于气象站因城市化, 气候变暖等影响, 造成近期气象站观测数据较长期偏小,致使订正后的数据较风电场实际数据偏大另一方面由于规范要求的气象站距风电场要近, 地形相似等条件, 多数情况下根本不能满足

(3 )安装的测风仪的位置不适合, 多数安装在山头或地形较高处, 代表性差;

(4 )大多数风电场地形复杂, 安装的测风仪数量太少, 不能全面反映风电场风资源。

研究风能精细评估和风场微观选址技术研究, 确立我国在大型风场数值仿真领域的国际领先地位 一般可研报告计算的发电量偏大 设计单位在家计算风电场发电量时,主要有以下原因致使计算的发电量偏大。

在进行风资源分析及发电量计算时, 设计单位多采用丹麦w A S P软件进行计算分析 但由于我国国土面积大, 地形条件十分复杂, 国外的数值模式, 尤其是欧洲的小尺度数值模式, 其中的湍流闭合参数基本都是本地的近地湍流观测试验结果确定的,与我国地形地表状况相差甚远 因此其计算结果与实际相差较大, 且绝大多数清况下,结果偏大 国内多数风电场实际发电量均比可研报告小, 就充分证明了这一点。

2 国内外技术现状

.欧美等西方国家早在二十世纪七、八十年代就组织了许多针对风能资源的观测试验及评估方法研究, 相继开发了诸如WASP 、M esoMap w in dfa rm 以及S ite Win d等风能资源评估软件或系统 其中W A SP应用最为广泛, 其核心物理模型是一个微尺度线性风场诊断模式, 而近地层风场的形成是一个非线性.. 多因子影响的过程, 因此在复杂地形应用该软件会产生比较大的误差 由于风能资源分布范围广.. 能量密度相对较低且具有一定的不稳定性, 准确的资源评估是进行风能资源开发利用的关键环节, 而进行资源评估的前提是必须掌握风能资源的形成机理与分布特征。

我国风能资源丰富区主要分布在三北北部部以及沿海岸线陆上离海岸线距离3一5公里的范围内 实践发现, 对于我国北部风能资源丰富区内的风电场来说, 除了需要进~ 步考虑低温.. 沙尘暴等极端天气条件外, 选择目前国内外技术成熟的风电机组, 基本可以满足风电场建设的需要, 但这一区域内, 电网条件往往成为制约其风能资源开发利用的限制条件; 在这一区域的外围区域, 风能资源有所减弱, 但电网.. 交通等风电建设的配套条件要好很多 对于沿海风能资源丰富带内, 除了北部部分省市外, 大多数地区存在台风的影响, 并且与北部风能资源丰富带相比, 这些区域的风能资源相对要弱一些, 即所谓的高生存风速.. 低平均风速地区 根据IE C 有关标准, 如果在沿海区域建设风电场, 则必须选择风力机设计安全等级高.. 成本高的风电机组 同时, 我国内陆的大多数省份, 风能资源相对贫乏, 但也存在一些风能资源相对丰富.. 呈孤岛式分布的小范围区域 我国的风能资源研究工作始于二十世纪七十年代, 气象部门曾先后进行过三次风能资源普查, 在最近完成的!全国大型风电场建设前期工作.中, 根据全国240 余气象台站实测资料对全国风能资源分布进行了更为详细的普查, 估算出全国离地面10 米高度层上的风能资源量, 其中我国陆地上离地面ro米高度风能资源技术可开发量为3亿千瓦近年来, 国际、国内的大部分风能资源方面的研究计划、项目主要是进行风能资源评估技术(手段)的研发, 很少有针对风能资源分布、变化机理以及评估技术原理的研究。

3结论

随着风力发电装机容量的不断提升, 风电占所在电网的比例也在逐步增加 由于风的高度随机波动性和间歇性, 使得大容量的风电接人电网会对电力供需平衡.. 电力系统的安全.. 以及电能质量带来严峻挑战 风电功率预测系统使风电场可以向电网公司提供准确的天前发电功率曲线, 这使得电网调度可以有效利用风电资源, 提高风电发电上网小时数额 对我国大型风电场进行功率预测, 所得结果作为调度部门的有力借鉴, 对促进风电的规模化发展大有裨益。