山区水电、风电耦合特性分析

山区水电、风电耦合特性分析

胡红娇任亮

国网恩施供电公司湖北省恩施州445000

摘要：恩施地区水风电资源丰富。但地处山区，电网结构薄弱，消纳能力有限，按照国家新能源全额保障性收购要求，全额消纳新能源压力较大，为实现新能源的全额消纳，根据山区气候特点，重点对水、风电耦合特性进行研究分析。

关键词：气象；耦合特性；随机性

风力的随机性大，发电出力与风的大小、方向都相关。午夜时段输出功率较高，而此时电网处在低谷时段；午后时段输出功率很低，而此时电网处在高峰时段。最高、最低输出功率差一般较大。基本无调节能力，且其功率呈频繁波动状态。其输出功率特性对电网负荷曲线在非高峰时段成为“反调节”性质，增加了电网的峰谷差，加大了电网调节控制的难度。风电的不确定性对调度计划的制定造成了很大的困难，而风功率预测系统还未建成，风电场的风电功率预测还处于运行完善阶段，准确性不高。

在电力消纳上，风电因其建设周期短，导致电网建设无法满足风电大量上网，根据发策部提供的后期风电建设计划，恩施地区还将有几十万风电上网，风电消纳仍然存在很大的问题。特别在丰水期恩施电网外送负荷将大大增加，届时水电及风电外送可能出现叠加的情况。

1恩施州水、风电资源富集，近年来，清洁能源开发力度不断加大，电网装机容量呈现突破性增长。截止2017年底，全网装机达200万千瓦，其中水电约160万千瓦，风电近40万千瓦。2017年，恩施电网最大外送极限为100万千瓦，低谷最小用电负荷仅20万千瓦，水风电叠加发电时，必将导致外送卡口，造成电厂（电场）大量弃水弃风，不符合国家新能源收购政策，各方经济效益也受到严重影响。如何充分利用水、风电资源特性，有效化解其随机性对电网运行的影响，提高水风电发电量，是调控人面临的重要课题。

2在气象学上，水、风都是自然现象，“风之起，则雨之将至”，说明风是下雨前的不充分预兆，是雨的使者，一般情况下，风与雨都会伴生而来。在地理学上，在我国，“东风”和“东南风”有吉祥之意，预示会带来降雨，风调雨顺。在中原和西南部地区，有民谚曰：“东南风、雨祖宗”，也说明偏东偏南风大多与雨伴生。在资源特性上，恩施州风电都集中于利川市齐岳山系，该山脉位于恩施州的西北部。水电主要分布在清江及其支流忠建河、马水河、云龙河等，乌江支流唐崖河、郁江等，均位于齐岳山的东部和南部。通过恩施州刮风和降雨实际情况，找出风和雨的伴生规律，研究其耦合特性。对风电和水电发电及外送策略及时进行调整，满足不同清洁能源送电需要。

3查阅恩施州主力水电厂和风电场设计资料，汛期水电厂来水多因降雨甚至是暴雨形成，而风电场风机塔筒位置一般约50或60米，在这一高程，年、春季、夏季和冬季主导风向均为东风、南风或东南风。在一个完整的风雨耦合过程中，首先是起风，风电大发，然后风力减弱，出现降雨，经产流汇流形成径流，进入水库或引水前池，水电厂通过发电来消落水位，直至下一个循环开始。在汛期电网调度中，通过风、水电的不同发电特性和时间差，可以较好的进行发电调节。来风之前水电尽量消落水位，来风后减少水电出力，让出空间满足风电大发，降雨后风电出力减小，水电加大出力，保持外送负荷满足电网稳定极限约束要求，且维持高负荷率运行。

4积极联系气象部门，提前了解来风、来水预报，结合预报进行分析。恩施公司与地区气象部门建立了长期合作关系，针对特殊时期气象预报，积极同气象部门开展会商，了解中长期气象预报，根据气象预报，综合考虑各大水库电站发电计划。

通过对恩施山区水、风电耦合因素分析并据此开展水风电联合调度，避免了水风电叠加超稳定极限而导致外送卡口的情况，有效减少了弃水和弃风损失，实现了清洁能源最大限度地利用。

参考文献：

[1]许自达.水电站水库调度与运行管理[M].北京：水利电力出版社，1994.

[2]陈子瑞.浅谈电力系统节能技术措施[J].信息化建设，2016，，04.351