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东北电网风电运行报告

2010年东北电网风电

运行分析报告

2011年1月

目录

12010年东北电网风电发电概况1

22010年东北电网风电发电特性分析2

2.1数据来源及算法2

2.2全网风电发电特性分析2

2.2.1风电出力5分钟变化率2

2.2.2风电出力10分钟变化率7

2.2.3风电出力15分钟变化率11

2.2.4风电出力概率分布16

2.2.5风电保证出力和有效出力19

2.2.6风电出力月度平均值19

2.2.7风电反调峰出力特性分析21

32010年东北电网风电限电统计分析22

4总结24

12010年东北电网风电发电概况

东北电网风电发展迅速，截至2010年年底，东北电网风电装机容量10810MW，比2009年增长77.04%，2010年东北电网风电发展情况如图1.1所示。

图1.12010年东北电网风电装机容量

2010年东北电网全网风电发电量为16758394MWh，比2009年增长77.05%，2010年风电发电量约占东北电网总发电量5.05%。

其中风电日发电量最大值为110700MWh，出现在2010年11月24日，风电发电电力最大值为5571MW，出现在2010年11月24日15:

05。

全网风电月度发电量情况如图1.2所示。

图1.2全网风电发电量月度分布

22010年东北电网风电发电特性分析

2.1数据来源及算法

本文研究的基本思路是将全网风电作为一个整体，研究全网风电组合在一起时的运行特性。

本文分析的数据来源是网调DMIS系统中全网风电5分钟出力总加数据。

本文关注的是风电场出力的运行特性，研究内容有5分钟、10分钟和15分钟风电出力变化率、出力概率分布、出力月度平均值、反调峰、保证出力和有效出力。

2.2全网风电发电特性分析

本文分析采用数据为DMIS系统中全网风电5分钟出力数据，范围从2010年1月1日00:

00至2010年12月31日23:

55。

2.2.1风电出力5分钟变化率

以全网风电出力为横坐标，以5分钟后的风电出力为纵坐标，2010年全年全网风电5分钟出力变化情况如图2.1、2.2.、2.3、2.4所示。

从图中可以看出，全网风电出力5分钟内总体变化很小，其中10~12月风电变化率比其他月份风电变化率较大。

图2.11-3月全网风电5分钟变化情况

图2.24-6月全网风电5分钟变化情况

图2.37-9月全网风电5分钟变化情况

图2.410-12月全网风电5分钟变化情况

通过对全网风电2010年全年的DMIS数据进行统计分析，得到2010年全网风电出力5分钟变化率分布如表2.1和图2.5所示：

东北电网全网风电出力5分钟变化率绝大部分（99.42%）集中在10%以下的区间，约有一半的概率（50.17%）集中在1%以下的区间。

表2.1：

2010年全网风电出力5分钟变化率统计表

5分钟出力变化率

概率

<10%

99.42%

10%~20%

0.49%

20%~30%

0.06%

30%~40%

0.02%

40%~50%

0.01%

>50%

0.01%

5分钟出力变化率

概率

<1%

50.17%

1%~2%

26.77%

2%~3%

11.27%

3%~4%

5.31%

4%~5%

2.61%

5%~6%

1.43%

6%~7%

0.82%

7%~8%

0.53%

8%~9%

0.32%

9%~10%

0.21%

>10%

0.58%

图2.5全网风电5分钟出力变化概率

2010年风电出力5分钟变化最大值出现在12月23日08:

20~08：

25（图2.6），全网风电出力由3427MW变化至4078MW，5分钟最大差值651MW，标幺值0.06（以12月份总装机容量10811MW为基值）。

图2.6全网风电2010年12月23日电力曲线

2.2.2风电出力10分钟变化率

以全网风电出力为横坐标，以10分钟后的风电出力为纵坐标，2010年全网风电10分钟出力变化情况如图2.7、2.8、2.9、2.10所示。

从图中可以看出，全网风电出力10分钟内总体变化很小，其中10~12月风电变化率比其他月份风电变化率较大。

图2.71-3月全网风电10分钟变化情况

图2.84-6月全网风电10分钟变化情况

图2.97-9月全网风电10分钟变化情况

图2.1010-12月全网风电10分钟变化情况

通过对全网风电2010年全年的DMIS数据进行统计分析，得到2010年全网风电出力10分钟变化率分布如表2.2和图2.11所示：

全网风电出力10分钟变化率绝大部分（97.45%）集中在10%以下的区间，大部分（72.21%）集中在3%以下的区间。

其中，2010年风电出力10分钟变化最大值出现在12月31日00:

00-00:

10，如图2.12所示，全网风电出力由2245MW变化至1718MW，10分钟最大差值527MW，标幺值0.049（以12月份总装机容量10810MW为基值）。

表2.2：

2010年全网风电出力10分钟变化率统计表

10分钟出力变化率

概率

<10%

97.45%

10%~20%

2.21%

20%~30%

0.23%

30%~40%

0.06%

40%~50%

0.02%

>50%

0.03%

10分钟出力变化率

概率

<1%

32.09%

1%~2%

24.46%

2%~3%

15.66%

3%~4%

9.36%

4%~5%

6.00%

5%~6%

3.80%

6%~7%

2.48%

7%~8%

1.63%

8%~9%

1.14%

9%~10%

0.83%

>10%

2.55%

图2.11全网风电10分钟出力变化概率

图2.12全网风电2010年12月31日电力曲线

2.2.3风电出力15分钟变化率

以全网风电出力为横坐标，以15分钟后的风电出力为纵坐标，2010年全网风电15分钟出力变化情况如图2.13、2.14、2.15、2.16所示。

从图中可以看出，全网风电出力15分钟内总体变化很小，其中10-12月风电变化率比其他月份风电变化率大。

图2.131-3月全网风电15分钟变化情况

图2.144-6月全网风电15分钟变化情况

图2.157-9月全网风电15分钟变化情况

图2.1610-12月全网风电15分钟变化情况

通过对全网风电2010年全年的DMIS数据进行统计分析，得到2010全网风电出力15分钟变化率分布如表2.3和图2.17所示：

全网风电出力15分钟变化率绝大部分（94.36%）集中在10%以下的区间，大部分（59.70%）集中在3%以下的区间。

其中，2010年风电出力15分钟变化最大值出现在12月26日23:

15-23:

30，如图2.18所示，全网风电出力由3146MW变化至2556MW，15分钟最大差值590MW,标幺值0.055（以12月份总装机容量10810MW为基值）。

表2.3：

2010年全网风电出力15分钟变化率统计表

15分钟出力变化率

概率

<10%

94.36%

10%~20%

4.80%

20%~30%

0.58%

30%~40%

0.13%

40%~50%

0.06%

>50%

0.07%

15分钟出力变化率

概率

<1%

23.90%

1%~2%

20.45%

2%~3%

15.35%

3%~4%

11.15%

4%~5%

7.80%

5%~6%

5.31%

6%~7%

3.87%

7%~8%

2.82%

8%~9%

2.17%

9%~10%

1.53%

>10%

5.64%

图2.17全网风电15分钟出力变化概率

图2.18全网风电2010年12月26日电力曲线

2.2.4风电出力概率分布

通过对全网风电2010年全年的DMIS数据和全网风电装机容量进行统计分析，得到2010年全网风电出力概率分布如表2.4所示。

以全网风电出力标幺值（风电出力/风电装机容量）为横坐标，以风电出力概率为纵坐标，得到2010年全网风电出力概率分布如图2.19所示。

从统计图可以看出，2010年全网风电出力绝大部分（99.45%）集中在出力小于0.5的区间，大部分（77.04%）集中在出力小于0.3的区间。

表2.4：

2010年全网风电出力概率分布

全网风电出力标幺值

概率

0~0.1

20.20%

0.1~0.2

31.29%

0.2~0.3

25.55%

0.3~0.4

15.34%

0.4~0.5

7.07%

0.5~0.6

0.56%

0.6~0.7

0.00%

0.7~0.8

0.00%

0.8~0.9

0.00%

0.9~1.0

0.00%

图2.192010年全网风电场实际出力概率分布

按季度来看，全网风电场出力概率分布情况如表2.5~2.8所示

表2.5:

1～3月份风电场出力概率分布

出力百分比

累计概率（1~3月）

累计小时数（小时）

<10%

0.069

149.5

10%～20%

0.363

785.4

20%～30%

0.323

698.9

30%～40%

0.165

356.0

40%～50%

0.074

159.2

50%～60%

0.005

10.7

60%～70%

0.00

0.00

70%～80%

0.00

0.00

80%～90%

0.00

0.00

90%～100%

0.00

0.00

表2.6:

4～6月份风电场出力概率分布

出力百分比

累计概率（4~6月）

累计小时数（小时）

<10%

0.250

546.5

10%～20%

0.293

639.7

20%～30%

0.243

529.7

30%～40%

0.130

282.7

40%～50%

0.083

181.2

50%～60%

0.002

4.00

60%～70%

0.00

0.00

70%～80%

0.00

0.00

80%～90%

0.00

0.00

90%～100%

0.00

0.00

表2.7:

7～9月份风电场出力概率分布

出力百分比

累计概率（7~9月）

累计小时数（小时）

<10%

0.411

908.2

10%～20%

0.324

714.5

20%～30%

0.174

385.0

30%～40%

0.074

163.7

40%～50%

0.02

36.5

50%～60%

0.00

0.00

60%～70%

0.00

0.00

70%～80%

0.00

0.00

80%～90%

0.00

0.00

90%～100%

0.00

0.00

表2.810～12月份风电场出力概率分布

出力百分比

累计概率（10~12月）

累计小时数（小时）

<10%

0.074

165.0

10%～20%

0.272

601.1

20%～30%

0.282

624.8

30%～40%

0.245

541.1

40%～50%

0.109

242.1

50%～60%

0.015

34.0

60%～70%

0.00

0.00

70%～80%

0.00

0.00

80%～90%

0.00

0.00

90%～100%

0.00

0.00

2.2.5风电保证出力和有效出力

定义保证出力为特定时间段内95%概率以上出力大于某一数值，有效出力为特定时间段内95%概率以上出力小于某一数值。

从2.2.4全网风电场实际出力概率分布的统计可以得出，2010年全网风电保证出力为标幺值0.033，折合平均出力279MW，有效出力为标幺值0.42，折合平均出力3546MW。

按季度来看，1～3月份保证出力为0.04，折合出力286MW，有效出力为0.5，折合出力3577MW；4～6月份保证出力为0.03，折合出力245MW，有效出力0.5，折合出力4085MW；7～9月份保证出力0.02，折合出力174MW，有效出力0.4，折合出力3486MW，11～12月份保证出力0.04，折合出力389MW，有效出力0.5，折合出力4866MW。

2.2.6风电出力月度平均值

通过对2010年全网风电出力和装机容量情况进行统计分析，得到2010年全网风电场月度风电平均出力如表2.9和图2.20、2.21所示：

东北电网风电出力特性为春秋冬季较大，夏季出力较小。

表2.9：

2010年全网风电出力月平均统计表

月份

平均值（MW）

装机容量（MW）

标幺值

1月

1633.20

6951.02

0.235

2月

1715.96

7119.62

0.241

3月

2099.47

7391.12

0.284

4月

2097.34

7821.62

0.268

5月

2046.59

8167.02

0.251

6月

1299.31

8520.17

0.152

7月

1081.42

8608.02

0.125

8月

1375.31

8676.57

0.158

9月

1601.50

8862.99

0.181

10月

2447.10

9025.84

0.271

11月

2786.04

9361.94

0.298

12月

2703.25

10810.85

0.250

图2.202010年全网风电月平均电力与月装机容量

图2.212010年全网风电月度平均出力标幺值

2.2.7风电反调峰出力特性分析

当日负荷高峰时刻的风电出力不大于低谷时刻的风电出力时，定义该日风电出力具有反调峰特性。

本文中选取每日03:

00:

00时刻（负荷低谷）和18:

00:

00时刻（负荷高峰）直调风电场数据进行分析。

以低谷时风电出力为横坐标，高峰时风电出力为纵坐标，画出2010年全年全网风电调峰特性散点图如图2.22所示：

图中45度线以上部分为正调峰点，45度线以下部分为反调峰点。

根据DMIS实测数据统计，2010年365天中有148天负荷低谷时段风电出力大于负荷尖峰时段风电出力，风电反调峰概率为59%。

用低谷时刻风电出力与高峰时刻风电出力之差除以风电装机容量，得到风电低谷反调峰率。

本文中选取每日03:

00:

00时刻（负荷低谷）和18:

00:

00时刻（负荷高峰）直调风电场数据进行分析，得出2010年低谷反调峰概率如图2.24和表2.10所示。

图2.222010年全网风电调峰特性散点图

表2.10：

2010年全网低谷反调峰概率分布

图2.242010年全网风电低谷反调峰概率分布

32010年东北电网风电限电统计分析

东北电网因为电网网架和系统调峰原因，2010年全网共限制风电电量804577MWh，全网风电限电发电比（限电电量/发电电量）为0.048，其中因电网网架原因限制风电电量206613MWh，因系统调峰原因限制风电电量597964MWh。

2010年每月全网风电限电情况如表3.1和图3.1所示。

表3.12010年东北电网风电限电统计表

时间

因网架结构限电

电量（MWh）

因调峰限电

电量（MWh）

合计限电电量（MWh）

2010年1月

5879

41830

47709

2010年2月

10800

85267

96067

2010年3月

22028

87032

109060

2010年4月

26260

50990

77250

2010年5月

19646

54099

73745

2010年6月

4109

20113

24222

2010年7月

5017

22005

27022

2010年8月

5106

10449

15555

2010年9月

17969

4845

22814

2010年10月

21318

14600

35918

2010年11月

33080

60767

93847

2010年12月

35401

145967

181368

2010年全年

206613

597964

804577

图3.12010年东北电网风电限电统计图

图3.22010年东北电网风电月发电量与月限电量对比

图3.32010年东北电网风电月限电发电比

将2010年东北电网风电月发电电量和月限电电量对比如图3.2、图3.3所示，从图3.1和3.3中可以看出，东北电网风电限电电量和风电限电发电比在春季和冬季较大，夏季较小，和东北电网风电发电特性一致。

4总结

本文通过2010年全网风电发电数据进行分析，得出以下几个结论：

1截至2010年底，东北电网装机容量10810MW，2010年全网风电发电量16758394MWh，约占东北全社会用电电量的5.05%，其中风电发电电力最大值为5571MW，出现在2010年11月24日15:

05，日发电量最大值为110700MWh，出现在2010年11月24日。

22010年全网风电在5分钟、10分钟和15分钟内在统计上变化不大：

5分钟变化率99.42%的概率在10%以下，50.17%的概率在1%以下；

10分钟变化率97.45%的概率在10%以下，72.21%的概率在3%以下；

15分钟变化率94.36%的概率在10%以下，59.70%的概率在3%以下。

32010年全网风电出力标幺值绝大部分（99.45%）集中在出力小于0.5的区间，大部分（77.04%）集中在出力小于0.3的区间。

42010年全网风电保证出力标幺值为0.033，有效出力标幺值为0.42，即2010年全网风电出力标幺值95%的概率大于0.033，95%的概率小于0.42。

5东北电网风电季节性明显，春、秋和冬季风电较大，夏季风电较小，冬季风电变化率比其他时期风电变化率大。

62010年全网共限制风电电量804577MWh，全网风电限电发电比（限电电量/发电电量）为0.048，其中因电网网架原因限制风电电量206613MWh，因系统调峰原因限制风电电量597964MWh。