风电出力的波动特性分析

定义不同时间尺度下的波动率为出力波动占装机容量的百分比，即

式中，P_t表示t时刻的风场输出功率；Δt表示时间间隔；P_t+Δt表示t+Δt时刻的风场输出功率；P_n表示风场总装机容量。

为了量化不同时间尺度下风电场的波动情况，分别以1min、5min、10min、30min、1h、2h、5h和1天等为时间尺度来分析该风电场的波动率分布情况。

图2-7为时间间隔为1min的功率波动率曲线和波动率分布图。

图2-7 以1min为时间间隔的功率波动率曲线及波动率分布

鉴于不同时间间隔下的波动率大多数都分布在33%以内，表2-4列举出了波动率在33%以内的分布情况。

表2-4 不同时间间隔的波动率在33%以内的分布情况

从表2-4中不同时间间隔下的统计的波动率在33%以内的分布情况可以看出，时间间隔越短，波动率分布越集中，并且集中在波动率较小的范围内，随着时间间隔的增大，波动率呈整体增大的趋势，并且分布越来越分散。

根据现行的风电场并网标准GB/T19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》，风电场有功功率变化应满足电网调度部门的要求，风电场有功功率变化限制见表2-5。

表2-5 风电场有功功率变化限值推荐表(www.xing528.com)

参照国家标准，统计该风电场出力符合并网条件的概率。

通过概率分析可以看出，风电场1min和10min有功功率变化满足国家标准要求的概率均超过99%，可见现行国家标准对于风电场出力有功功率波动的限值是比较宽松的，也体现了国家鼓励可再生能源发展的意愿。但是能量密度低、随机性、间歇性是风电固有的特性，随着并网规模的扩大，必然会危及电网的安全稳定运行，给电网调频和备用容量规划带来很大挑战，从而造成目前各大风电场弃风现象严重，进而影响对可再生能源的利用效率和风电行业的经济效益。为了促进风电的大规模并网，在电网现有的调峰调频能力条件下，需提高风电并网要求，提高风电质量。表2-6和表2-7中分别列出风电场风电满足1min、10min较小波动限值的概率分布情况，图2-8和图2-9为对应的概率分布图。如果30～150MW级风电并网标准提高到1min波动限值为0.2MW，10min波动限值为0.7MW，那么风电场出力满足要求的概率都接近50%。

表2-6 风电场1min有功功率变化幅值概率分布

图2-8 风电场1min有功功率变化幅值概率分布图

图2-9 风电场10min有功功率变化幅值概率分布图

表2-7 风电场10min有功功率变化幅值概率分布