测风塔法在弃风电量评估中的应用

冷雪敏+高阳+许傲然

摘 要：准确统计弃风电量大小有利于风力发电资源的最大化利用，对实现弃风再利用、电网合理规划具有重要指导意义。本文分别采用最大值法、比恩法和最大概率法对各风机的实测功率曲线进行建模仿真，对比分析发现，最大概率法最能反映出实测的风速-功率曲线模型。进而运用最大概率法建立基于测风塔法弃风电量评估模型。仿真结果表明，相比较传统方法本评估方法得到的数据更接近风场的理论应发功率，能良好地反映风电场弃风电量大小。

关键词：风电场；测风塔；最大概率法；弃风电量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.199

0 引言

随着风电并网技术不断成熟，许多大型风电场已逐渐并网。但是电网中的备用可调节容量不匹配和容量制约，造成风电接入电网受限，导致弃风情况越来越严重。弃风电是风电行业普遍存在的问题，弃风造成的经济损失不容忽视。弃风电量的统计准确与否将直接影响风电后续的开发，因此，如何提高弃风電量评估准确度已经成为目前备受关注的重要课题。

1 弃风电量

风电场弃风电量是指风电场正常运转条件下能够发出，但是综合考虑电网整体安全稳定运行等因素，迫使风电机组暂时停机而不允许发出的电量[1]。弃风电量是根据预测来风与受限后实际风电求差所得。W为弃风电量；PL为风电理论发电功率；PS为风电实际发电功率。

从式中可以看出，统计弃风电量大小，需要严格掌握弃风区间[a，b]内风电场的理论发电功率（应发功率）和风电场实际发电功率。本文从风电场理论功率的角度出发提出测风塔法，并以风电场的理论功率作为数据校验的衡量标准。

2 风机实测功率曲线建模方案分析

风电场实际发电功率与风速、风向、气温、气压和风速变化情况均有关，所以风速-功率并不是简单的线性关系，因此要准确地获得风速-功率曲线，需要对实际测量数据进行统计建模。目前经常使用的功率曲线建模方法有最大值法，比恩法及最大概率法[2]。

图1为对实验风机应用三种风机实测功率曲线模型输出的功率曲线对比，可见最大概率法效果较优。因为最大概率法可以使大部分风速-功率数据对对应的点逼近功率曲线，从建模后的曲线中可以清晰的看出数据的分布。所以我们选用最大概率法得到的风机实测功率曲线模型应用在测风塔法建立弃风评估模型中。

3 基于测风塔法建立弃风电量评估模型

3.1 最大概率法风机实测功率曲线得到的输出功率

由风速物理模型得到风机轮毂高度处风速后，输入到最大概率法得到的风机实测功率曲线模型中得到风机输出功率曲线，与风机实测功率曲线对比如图2所示。

3.2 基于测风塔法弃风评估模型仿真结果

最大概率法风机实测功率曲线得到的风电场输出总功率曲线与风电场实际总功率曲线对比，两者求差得到2015年8月的弃风电量为4300.13MWh。

3.3 结果对比分析

本文通过运用测风塔法建立的评估模型，经过样本训练和实际数据仿真，最终计算得出的弃风电量为4300.13MWh。而运用传统样板机评估方法所得到的数据和理论输出功率值为5367.07 MWh[3]，理论输出功率计算值为4647.69 MWh，经分析可得，本文所运用基于测风塔法建立的弃风电量评估模型要优于基于样板机法的弃风电量评估模型，数据更接近理论输出功率值。

4 结论

本文提出了基于测风塔法弃风电量统计方法，在一定程度上可以解决我国风电场弃风电量评估工作统计难的问题。对于基于样板机法和基于测风塔法的统计精度进行了分析和评价。测风塔法仿真结果比较接近风场的理论应发功率，能良好地反映风电场弃风电量大小，表现出了更优的效果。

参考文献：

[1]姜文玲，冯双磊，孙勇等.基于机舱风速数据的风电场弃风电量计算方法研究[J].电网技术，2014，38（03）：647-652.

[2]任华，姚秀萍，张新燕等.风电场弃风电量统计方法研究[J]. 华东电力，2013，41（10）：2148-2152.

[3]丁坤，吕清泉，蔡旭等.采用样板机法计算风电场弃风电量的实测数据统计分析[J].可再生能源，2016，34（01）：56-63.