风电增发挤出效应及其效益评估方法

随着经济和社会的飞速发展，能源可持续供应问题和环保问题受到更为广泛的关注，大规模风力发电替代火力发电能够有效减少化石能源的消耗、避免火力发电产生的温室气体和污染物排放，而成为一种重要的替代能源。由于风电机组输出功率取决于自然风速，具有不确定性、波动性和不完全可控性，因此当风电接入容量超过一定比例时，风电功率波动会对所接入电网的安全经济运行产生不利影响。特别是对于以火电调峰为主的电网，风电功率增加将迫使火电调峰机组出力下降，使其偏离最佳运行点而低效运行，尤其是当系统常规调峰容量耗尽时，风电功率增发将引起火电调峰机组运行成本急剧增加，进而出现全系统节能减排效益和经济效益均降低的现象。因此，在满足给定的用电负荷需求，如何评估既有电网的风电接入效益是含大规模风电系统发电控制的重要基础。本文以大规模风电接入火电调峰为主的电网作为研究对象，实证分析了大规模风电功率特性及其对电网调峰的影响。重点研究了系统负荷低谷时段，系统常规调峰容量耗尽时风电增发造成火电调峰机组运行成本和污染物排放急剧增加的问题，提出了风电增发的“挤出效应”概念，分别从全系统节能减排和经济效益角度，建立了考虑火电调峰机组运行成本的风电效益评估模型，可定量评估既有电网风电接入后的效益问题。最后，通过算例分析验证了方法的有效性，给出了提高风电效益并有效抑制“挤出效应”的应对策略，分析了采用弃风策略后的全系统效益以及能耗定价、CO2排放价格对风电节能减排效益的影响。