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摘要：为了提高风电场弃风电量统计的准确性，本文通过对风电场调度运行中的四种弃风电量统计方法进行分析、讨论，对各种方法的优缺进行对比，得到一种目前较为科学的方法，为评估风电弃风提供理论依据。
关键词：风电；弃风电量；统计方法
引言
随着风电技术的快速发展以及国家对可再生能源发展的重视，风电能源以及成为目前电网中的一项主要能源接。然而由于近几年来电网网架结构建设不配套，风电短时间内波动大，以及电网中的快速可调节电源的容量限制，造成电网对风电的消纳能力有限，在实际调度运行中弃风情况越来越多。弃风电量统计不仅对风电企业的可持续发展，同时对后续风电开发产生影响，偏小可能加速风电建设，偏大则可能延缓风电建设，这些都不利于风电资源的最大化利用。如何更好地进行风电弃风电量统计是电网公司和风电企业共同关注的问题。
1风电场弃风原因分析
风电场弃风主要是由于电力系统对风电的消纳能力问题。风电作为一种清洁能源，在优先消纳的前提下，出现弃风发生的原因主要分为以下几种。
（1）电网火电调峰能力不足导致弃风
由于风电的随机性，导致风电出力具有极大的波动性，同时风电实时电力可预测性差，需要火电或水电机组调峰服务。当电网系统内风电出力占比较小时，电力调度机构通过降低火电或水电出力来实现电力系统实时平衡。然而随着风电并网规模的不断增加，局部地区风电出力可能远超过负荷需求。火电机组在系统中主要承担基荷功能，当火电或水电机组出力已调整至下限时，为了保持系统的安全稳定，必须对风电出力进行限制。
（2）网架约束导致弃风
由于风力资源丰富的地区往往处于电网末端，电网结构薄弱。当风电出力波动性较大，对配变电设施的容量裕度和坚强度要求都很大，客观上需要同步加强配电网升级与改造。但由于近年风电发展速度过快，电网建设跟不上风电发展的步伐。风电项目建设周期短，而配电网工程建设周期长，明显滞后于风电场的开发建设。在升级改造完成之前，调度机构为防止输变电设备过载不得不控制出力。
（3）输电断面约束导致弃风
局部地区风电开发相对集中是目前电网的统一形式。在局部地区消纳能力不足的情况下，为了防止局部风电窝电，必须对局部大规模集中开发的风电送出，此时电网线路的输电容量特别是跨区联络线容量就显得至关重要。而高等级的电网线路存在协调难度大、建设周期长，将造成局部地区窝电或省内窝电。在跨区联络线输送容量不足的情况下，弃风成为部分省调度不得不采取的行为。
2弃风电量统计方法
风电场弃风电量是指电网实时运行时，由于受以上分析的因素影响，风电场可发却未能发出的电量。图2为某风电场一天出力：
图2某风电场出力曲线
图2中阴影部分的面积为风电场弃风电量，因此可知弃风电量
W=∫（PL－Ps）dt（1）
式中PL———理论出力；Ps———实际出力。则该风电场一天的弃风电量表示为：
W=W1+W2+W3=（PL－PS）dt+（PL－PS）dt+（PL－PS）dt（2）
从式（1）、式（2）可以得出，进行风电场弃风电量统计，必须要掌握每个弃风时段内风电场的理论出力和实际出力。然而在实际应用中由于风电出力的随机性和无序性，风电场的理论曲线很难得到，从而使弃风电量统计出现很大的误差。
2.1预测曲线法
随着目前国内风功率预测的不断深入，风功率的预测曲线准确度有了很大提高。当风功率精度达到一定程度时，可以将理论出力等价于风电场预测曲线，从而计算出风电弃风电量：
W=∫（PF－PS）dt（3）
式中PF为预测出力；PS为实际出力。
采用这种办法，误差主要是受预测曲线的精度影响，在计算时对风功率预测的精度要求比较高，且在风电场侧和调度侧都有自己的风功率预测系统，采用哪一侧预测曲线来进行统计，也导致风电场弃风电量统计不统一。以目前的风功率预测精度来看，采用预测曲线法来进行弃风电量统计可能存在很大的误差。
2.2计划曲线法
在风电纳入日前发电计划之后，与火电机组类似，计划人员在考虑风功率预测误差情况下得出风电场的计划曲线。由于电网是优先接纳风电，调度人员一般不会对风电进行控制，只有在电网中水、火电出力调至最低或风电送出受网架的影响时，实时运行的调度人员才会对风电出力进行控制。因此在无法得到风电场的理论出力的情况下，在对风电场弃风电量进行统计时可以采用风电场计划出力作为风电场的理论出力：
W=∫（PJ－PS）dt（4）
式中PJ为预测出力；PS为实际出力。
计划曲线法实现起来方便，不需要风电场提供额外的信息，制作计划方便。但是计划曲线法跟预测曲线法一样对风功率预测精度、计划曲线法对计划人员制定日前发电计划水平的要求均比较高。弃风电量统计误差受风功率预测精度和日前计划的合理性影响，采用计划曲线法可能导致弃风电量统计结果偏大，同时可能导致电网不能最大限度的接纳风电。
2.3样板风机法
样板风机法是通过风电场侧提供的样板机出力来推算出风电场的理论出力从而得出风电场弃风电量。这也是目前电监会要求统一使用的方法，为了较准确地还原风电场出力，在风电场出力受限时，风电场样板机原则上不参与负荷受限调整，始终保持正常发电状态。假设限电时段内风电场样板机出力为PBi（i=1，2，3，…，n），由于各种因素的影响导致样板机周围的风电机组出力与样板机出力存在一定的差值，设风电机组出力与样板机出力的相关系数为λ，则风电场内第j台风电机组理论出力为：
PLj=λijPBi（5）
整个风电场的理论出力为：
PL=Σni=1PBi+Σmj=1PLj（6）
式中n为风电场内样板机的台数；m为风电场总装机台数减去样板机台数。
样板机法可以较准确地统计风电场的弃风电量，但是风电场样板机的选取是该方法的关键。由于不同样板风机的选取会导致λij系数的值受到很大影响，风电场样板机的确定应按照风电场地理位置和地势均匀分布，选取不同容量、型号的机组，能准确反映该风电场实际发电能力。确定风电机组出力与样板机出力的相关系数λ也是采用该方法的难点。
2.4功率曲线法
由于风电机组的制造工艺的不同，不同类型的风电机组对应不同的功率曲线，在相同的风速下不同类型的风电机组出力不同。图3为某台GW70/1500风电机组功率曲线。
图3某台GW70/1500风电机组功率曲线
根据风电机组的这一功率曲线，可以得到某一风速下风电机组的出力大小。功率曲线法是通过风电场测风塔数据和风机功率曲线从而得出此时风机的理论出力，从而对风电场弃风电量进行统计。
采用功率曲线法首先需要风电场将测风塔测量的实时风速数据上传到调度侧，再通过相应的程序，将由风机厂家提供的功率曲线算出相应风速下的风电机组出力。假设某刻风电场的风速为v1，而已知风电场内某种型号风电机组功率曲线为G1（v），利用公式得出则在该时刻下风电机组的理论出力为：
PL1=G1（v1）（7）
运用功率曲线法来对风电场弃风电量进行统计准确率比较高，但是计算较复杂，同时需要风电场提供大量准确的风速信息。
综合对上述四种方法进行比较，预测曲线法和计划曲线法实现起来方便，不需要增加设备，但同时误差大。而样板风机法和功率曲线法精度比较高，但是需要增加额外的数据信息，实现起来复杂。在进行风电场弃风电量统计时主要是得到风电场的理论出力曲线，而通过四种方法得到的曲线与理论曲线有一定的误差，图4为四种方法得到的曲线与理论曲线。
图4：预测曲线法和计划曲线法误差图
3结论：
本文通过对弃风原因进行分析以及电网调度工作，对预测曲线法、计划曲线法、样板机法和功率曲线法四种弃风电量统计方法进行了分析，通过对四种统计方法进行对比分析，得出了预测曲线法和计划曲线法实现起来容易，但是这两种方法受风电场短期功率预测精度影响大，误差比较大。样板机法和功率曲线法误差比较小，可以正确地反应风电场弃风情况。在对风电场弃风电量进行统计时应采用样板机法或功率曲线法，对于风电场能提供准确的风速且风电场的风电机组类型少时宜采用功率曲线法。
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