风电潮流

常常被人问起研究含风电场的电力系统潮流计算是否有意义，如果有，如何考虑等类似问题。个人觉得含风电场的潮流计算意义不大或者说工程实用价值不高，在国际上很少有这方面的研究报道。潮流计算的出发点不外乎给定有功无功，确定风电场的出口电压；或者进一步研究在不同出力水平下对应的情况等等。个人以为这与常规潮流没有什么本质区别，用传统方法就可以解决，不需要专门针对风电的特殊潮流。

之所以这类问题曾经引起研究兴趣是因为老式风力发电机采用异步发电机，而异步机的无功是和有功/电压紧密耦合的，所以一般而言在计算潮流之前，由于电压/无功待求，仅仅知道有功，似乎未知量太多无法解决。但实际上这是一个到底是要研究异步机电气特性还是关心全局潮流的问题。如果是关心全局潮流，我们总可以假定风电场的有功无功出力已知（这种假设在工程上完全可行），来求解风电场出口及系统内其它节点的电压水平等未知量。

特别是在双馈型异步发电机逐步主导风电市场的情况下，由于其有功无功是独立控制的，不存在上述理论上的执拗之处，研究此类潮流更凸显意义甚微，除非是应用在动态模型的初始化方面或者进行纯学术探讨。

在潮流计算方面可以做一点文章的地方似乎是风电场内的潮流/网损关系。因为风电场满发的机会不多，多数时候风电场的出力在10%到90%之间。显然，单纯计算任何一个点的潮流得到的网损都是不准确的，那么如何评估整个风电场的平均网损指标呢？通过一系列潮流分析应该可以找到一个简单的数量关系。在国外风电场工程实践中有一个通用的近似计算公式，类似于容量系数之类的指标。但笔者从没见过其来源或者说理论依据从哪里来，窃以为如果一定要研究风电潮流，这里似乎可以做点文章。

另外一个是含风电的优化潮流，在充分考虑风电的概率分布特性基础上的全局优化潮流，当然难点是如何同时处理有功和无功约束，因为这类研究必然要采用数理统计模型和算法。

在优化潮流解决的基础上，可以考虑延伸到含风电的电力系统优化调度，比如因为风电的加入系统需要增加多少备用才能维持原有的安全水平。国际上这方面的研究已有一些，结论是风电的进入没有显著增加系统的负担，只需很小一部分额外的旋转备用就可以了。当然这些结论还有争议，一个争议的焦点是风电在很短时间内从满发到全停发生的概率很小但可能，需不需要按常规情况考虑。在没有经过10年、20年的系统运行实践检验之前，电网公司是不可能接受该结论的。

个人以为在风电并网类研究中有两个基础性的问题：动态建模及风速预报，动态模型是所有稳定分析的基础，风速预报是优化调度的前提。这两个问题解决了，套用电力系统原有的方法基本就可以解决风电并网带来的大部分问题。目前国际上这两个研究处在现在进行时，还没有被广泛接受的模型和算法。

另外一个在工程实践中涉及比较多但还没有很权威说法的就是双馈异步电机的短路电流特性，一般认为介于同步电机和异步电机之间，但这只是直观认识，还需要详细的学术研究加以佐证。