风电场对电力系统调频和备用的要求

（1）德国风电场对系统的备用要求

德国电网属于西欧输电协调联盟（Union of the Coordination of Transmis-sion of Electricity，UCTE）的一部分。UCTE电网的组织结构为分布式，并不存在中央调度机构。一般来说一个国家就是一个控制区，每个控制区内的调度对本区电网负责。调频任务由UCTE电网的所有成员协商完成。

按响应时间的快慢分类，UCTE电网的调频备用有二次、三次及小时调频备用。二次调频主要是在大的功率失衡出现后，保证在每个控制区内的功率平衡恢复到所编排的发电计划中的约定值。二次调频是通过每个控制区的中央自动发电控制（Automatic Generation Control，AGC）来自动控制的，其动作时间从几十秒到15min。当风力发电规模很大时，由于相互抵消作用，短期的风电功率波动（在二次调频时间范围15min内）不大，故风力发电对二次调频备用没有更高的要求。三次调频，实际上是发电计划的再安排，通常是由控制区内的调度员手动调节，来替代二次调频。这样被占用的二次调频备用容量可重新供应。从经济的角度来说，对于持续时间较长的功率偏差，应该用三次调频来补上。在常规电力系统中，功率偏差由发电厂跳机和负荷预测误差造成。随着系统中风力发电的比例增大，由于风力发电预测误差的影响会越来越明显，这时，需要电网有正的功率备用（实际风电功率低于预测值时），也要有负的功率备用（实际风电功率高于预测值时）。

德国能源协会在《德国2020年海上及陆上风电场的并网规划》（DENA电网研究部分）中得出以下结论：

1）2003年，德国由风电引起而需准备的正的功率备用容量（含三次调频备用和小时备用，下同）平均值为1200MW，最大值为2000MW，负的功率调节容量平均值为750MW，最大值为1900MW。

2）2015年，由风电引起而需准备的正的功率备用容量平均值和最大值分别为3200MW和7000MW，分别占当年风电装机总容量的9%和19.4%；负的功率调节容量平均值为2800MW，最大值为5500MW，分别占当年风电装机总容量的8%和15.3%。(www.xing528.com)

3）由风电引起的备用容量不需电网新建常规电厂，已有的常规电厂能满足电网所需备用的需求。

（2）北欧国家风电场对系统的备用要求

由于风电出力在极短时间内变化的平滑效应，因此在一个较大的区域内，可以不考虑由于系统内的风电场而增加一次备用容量（相当于德国的二次调频备用）；但对于15min到1h时间量级内的二次备用（相当于三次调频备用），需适当增加，对于风电渗透度达10%的电网（风电装机/系统最大负荷），增加的二次备用需求约为风电额定容量的2%～8%。

（3）华东电网风电场对系统调频及备用要求的考虑。

华东电力市场目前尚未形成，与北欧、德国等国家不同，其二次调频备用，即AGC备用不是通过市场竞拍来获得，而是根据电网指令来运行的，它从电网的备用中脱离出，划分到电网的调频要求中。因此，对于华东电网而言，其调频要求主要包括一次、二次调频要求。华东电网除了调频要求外，为了保证电能质量和系统安全稳定运行，电网还必须保证有一定的备用容量。在华东电网进行电网规划设计中，考虑的备用有热备用和冷备用2种，其中热备用包括事故热备用和负荷备用。考虑大规模风电场投运后，华东电网的热备用将由事故热备用、负荷预测误差、风电场出力预测误差共同决定。