風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)

風(fēng)能為間歇性能源, 風(fēng)電場(chǎng)的有功功率和無(wú)功功率將隨風(fēng)速的變化而變化 在分析風(fēng)電場(chǎng)接人電力系統(tǒng)時(shí), 需要考慮風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)范圍大的特點(diǎn) 對(duì)于某些風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū), 隨著風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大, 風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量在當(dāng)?shù)刎?fù)荷中所占的比例增加 風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng)會(huì)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生一定影響 主要是功率波動(dòng)帶來(lái)的電壓變化問(wèn)題 所以, 應(yīng)積極開(kāi)展風(fēng)電功率預(yù)測(cè)研究, 尤其是超短期預(yù)測(cè), 盡早向電力系統(tǒng)調(diào)度部門(mén)提供必要信息, 便于系統(tǒng)調(diào)度, 進(jìn)一步提高風(fēng)電的接人能力。

1.意義

我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大, 風(fēng)電已成為能源發(fā)展的重要領(lǐng)域 截至2008年12 月31日, 我國(guó)累計(jì)建成239 個(gè)風(fēng)電場(chǎng), 總裝機(jī)達(dá)到12 17 萬(wàn)千瓦, 另有1203 萬(wàn)千瓦項(xiàng)目批復(fù)在建 2 009 年全國(guó)新增風(fēng)電生產(chǎn)能力356 萬(wàn)千瓦, 風(fēng)電裝機(jī)已達(dá)160 萬(wàn)千瓦 并已規(guī)劃在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、 河北和江蘇等風(fēng)能資源豐富地區(qū), 建設(shè)6 個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地 盡管風(fēng)電這一可再生能源發(fā)展迅猛, 但是調(diào)查結(jié)果顯示, 目前國(guó)內(nèi)許多電場(chǎng)投產(chǎn)后實(shí)際的年平均發(fā)電量比預(yù)測(cè)值低2 0 % 一3 0 % ,極少數(shù)電場(chǎng)甚至低達(dá)4 0 % , 導(dǎo)致該結(jié)果的一個(gè)重要原因就是風(fēng)能資源的測(cè)量和評(píng)估存在問(wèn)題, 對(duì)我國(guó)典型地區(qū)風(fēng)資源規(guī)律的認(rèn)識(shí), 對(duì)我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)缺乏理論依據(jù)。

(l) 由于一般風(fēng)電項(xiàng)目可研報(bào)告風(fēng)電場(chǎng)考慮2 0 年的運(yùn)行狀況, 在計(jì)算發(fā)電量時(shí), 許多折減因素根本沒(méi)有發(fā)生 若惡劣氣候停機(jī)3 % , 功率曲線保證率95 % 等, 如不考慮這些因素, 在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際發(fā)電量與理論進(jìn)行對(duì)比時(shí), 相差會(huì)更大

(2 )在無(wú)法滿足規(guī)范要求的情況下,由于風(fēng)資源觀測(cè)系列太短, 設(shè)計(jì)單位機(jī)械地利用臨近氣象站的長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訂正 由于氣象站因城市化, 氣候變暖等影響, 造成近期氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)較長(zhǎng)期偏小,致使訂正后的數(shù)據(jù)較風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)偏大另一方面由于規(guī)范要求的氣象站距風(fēng)電場(chǎng)要近, 地形相似等條件, 多數(shù)情況下根本不能滿足

(3 )安裝的測(cè)風(fēng)儀的位置不適合, 多數(shù)安裝在山頭或地形較高處, 代表性差;

(4 )大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)地形復(fù)雜, 安裝的測(cè)風(fēng)儀數(shù)量太少, 不能全面反映風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源。

研究風(fēng)能精細(xì)評(píng)估和風(fēng)場(chǎng)微觀選址技術(shù)研究, 確立我國(guó)在大型風(fēng)場(chǎng)數(shù)值仿真領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位 一般可研報(bào)告計(jì)算的發(fā)電量偏大 設(shè)計(jì)單位在家計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量時(shí),主要有以下原因致使計(jì)算的發(fā)電量偏大。

在進(jìn)行風(fēng)資源分析及發(fā)電量計(jì)算時(shí), 設(shè)計(jì)單位多采用丹麥w A S P軟件進(jìn)行計(jì)算分析 但由于我國(guó)國(guó)土面積大, 地形條件十分復(fù)雜, 國(guó)外的數(shù)值模式, 尤其是歐洲的小尺度數(shù)值模式, 其中的湍流閉合參數(shù)基本都是本地的近地湍流觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果確定的,與我國(guó)地形地表狀況相差甚遠(yuǎn) 因此其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相差較大, 且絕大多數(shù)清況下,結(jié)果偏大 國(guó)內(nèi)多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際發(fā)電量均比可研報(bào)告小, 就充分證明了這一點(diǎn)。

2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

.歐美等西方國(guó)家早在二十世紀(jì)七、八十年代就組織了許多針對(duì)風(fēng)能資源的觀測(cè)試驗(yàn)及評(píng)估方法研究, 相繼開(kāi)發(fā)了諸如WASP 、M esoMap w in dfa rm 以及S ite Win d等風(fēng)能資源評(píng)估軟件或系統(tǒng) 其中W A SP應(yīng)用最為廣泛, 其核心物理模型是一個(gè)微尺度線性風(fēng)場(chǎng)診斷模式, 而近地層風(fēng)場(chǎng)的形成是一個(gè)非線性.. 多因子影響的過(guò)程, 因此在復(fù)雜地形應(yīng)用該軟件會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差 由于風(fēng)能資源分布范圍廣.. 能量密度相對(duì)較低且具有一定的不穩(wěn)定性, 準(zhǔn)確的資源評(píng)估是進(jìn)行風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 而進(jìn)行資源評(píng)估的前提是必須掌握風(fēng)能資源的形成機(jī)理與分布特征。

我國(guó)風(fēng)能資源豐富區(qū)主要分布在三北北部部以及沿海岸線陸上離海岸線距離3一5公里的范圍內(nèi) 實(shí)踐發(fā)現(xiàn), 對(duì)于我國(guó)北部風(fēng)能資源豐富區(qū)內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō), 除了需要進(jìn)~ 步考慮低溫.. 沙塵暴等極端天氣條件外, 選擇目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)成熟的風(fēng)電機(jī)組, 基本可以滿足風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的需要, 但這一區(qū)域內(nèi), 電網(wǎng)條件往往成為制約其風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用的限制條件; 在這一區(qū)域的外圍區(qū)域, 風(fēng)能資源有所減弱, 但電網(wǎng).. 交通等風(fēng)電建設(shè)的配套條件要好很多 對(duì)于沿海風(fēng)能資源豐富帶內(nèi), 除了北部部分省市外, 大多數(shù)地區(qū)存在臺(tái)風(fēng)的影響, 并且與北部風(fēng)能資源豐富帶相比, 這些區(qū)域的風(fēng)能資源相對(duì)要弱一些, 即所謂的高生存風(fēng)速.. 低平均風(fēng)速地區(qū) 根據(jù)IE C 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 如果在沿海區(qū)域建設(shè)風(fēng)電場(chǎng), 則必須選擇風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)安全等級(jí)高.. 成本高的風(fēng)電機(jī)組 同時(shí), 我國(guó)內(nèi)陸的大多數(shù)省份, 風(fēng)能資源相對(duì)貧乏, 但也存在一些風(fēng)能資源相對(duì)豐富.. 呈孤島式分布的小范圍區(qū)域 我國(guó)的風(fēng)能資源研究工作始于二十世紀(jì)七十年代, 氣象部門(mén)曾先后進(jìn)行過(guò)三次風(fēng)能資源普查, 在最近完成的!全國(guó)大型風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)前期工作.中, 根據(jù)全國(guó)240 余氣象臺(tái)站實(shí)測(cè)資料對(duì)全國(guó)風(fēng)能資源分布進(jìn)行了更為詳細(xì)的普查, 估算出全國(guó)離地面10 米高度層上的風(fēng)能資源量, 其中我國(guó)陸地上離地面ro米高度風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量為3億千瓦近年來(lái), 國(guó)際、國(guó)內(nèi)的大部分風(fēng)能資源方面的研究計(jì)劃、項(xiàng)目主要是進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估技術(shù)(手段)的研發(fā), 很少有針對(duì)風(fēng)能資源分布、變化機(jī)理以及評(píng)估技術(shù)原理的研究。[!--empirenews.page--]

3結(jié)論

隨著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷提升, 風(fēng)電占所在電網(wǎng)的比例也在逐步增加 由于風(fēng)的高度隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性, 使得大容量的風(fēng)電接人電網(wǎng)會(huì)對(duì)電力供需平衡.. 電力系統(tǒng)的安全.. 以及電能質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)使風(fēng)電場(chǎng)可以向電網(wǎng)公司提供準(zhǔn)確的天前發(fā)電功率曲線, 這使得電網(wǎng)調(diào)度可以有效利用風(fēng)電資源, 提高風(fēng)電發(fā)電上網(wǎng)小時(shí)數(shù)額 對(duì)我國(guó)大型風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行功率預(yù)測(cè), 所得結(jié)果作為調(diào)度部門(mén)的有力借鑒, 對(duì)促進(jìn)風(fēng)電的規(guī)模化發(fā)展大有裨益。

參考文獻(xiàn)

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