【摘要】：风能是一种可再生性清洁新能源，在世界资源日益枯竭的背景下，风力发电成为了当代能源生产的重要模式。对比其他发电原理，风力发电成本低，无污染，能够迅速实现并网管控；但风能也具有随机性和间歇性，风力供能的稳定性也备受争议。本文以风力发电为研究对象，分析含大规模新能源发电的电力系统可靠性，现将研究分析阐述如下。
【关键词】：大规模新能源发电；电力系统；可靠性探究
从历史的角度来看，能源的不断开采也表示着新能源的产生，人类开发和利用能源的历史经过过了柴草能源时期、煤炭能源时期、天然气和可再生能源。如今我国当代耐以生存的能源有煤炭、石油等非可再生能源，为了满足人们的大规模用电需求，在全面调整用电、节能的同时，开发大规模可再生新能源技术成为了当前解决能源危机的重要途径。
我国现有的能源资源包括煤、石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等新能源。风能是最有代表的可再生能源，我国约有20%左右的国土具有极强的风能资源潜力，约有70%以上的地域太阳能资源丰富。在我国环境资源制度推进下，我国大力发展新能源、提倡节能减排，并制定了多种政策来鼓励可再生能源发展。可再生能源政策一经推行就在地方建设方面获得了强烈的响应。但我国地域环境和资源分布具有不均匀的特征，再加上可再生能源技术跟新慢，在强调集中化和规模化的同时缺乏经济、技术、政策内驱力，因此发展不平稳。现分析我国大规模新能源发电的电力系统的可靠性特征，希望能够为地域电力能源和系统在开发奠定基础。
1.电力系统可靠性评估内容
从上个世纪三十年代起，西方科学家就已经对电力系统性能进行了参数化、细节化的研究。但是由于技术受限，加之缺乏科学的数据评估体系，导致电力评估可靠性体系建设不完善。近年来，我国信息技术和计算机技术发现迅速，人们对电力系统的依赖性愈加强烈，电力系统可靠性研究内容更得到了社会的广泛关注。
现有的电力系统评估指标多，按照电力系统的研究目标和内容，其可以被分为安全可靠性研究和电力充裕度两个方面。
电力充裕度也被业内称之为静态可靠度，其实衡量电力系统的电力负荷承载力的重要指标，目的是判断电力系统是否能够实现连续性供应负荷点，以及输电系统的稳定性。
电力安全稳定性指的是对电力系统故障受干扰耐受能力的评估，属于一个动态干扰的电力系统可靠性研究指标。
若进一步细化分析，电力系统可靠性还能够分为暂态稳定性和静态稳定性，静态指的是客观无干扰或小干扰环境下，电力系统不发生或者是短时间周期性失步恢复到起试运行状态的能力。暂态稳定性指的是电力系统受到大干扰后维护机械设备同步运行的能力。
2.电力系统的可靠性指标
评价电网体系的可靠性指标可以从“确定性”、“概率性”两个方面入手。概率指标也可以分为频率指标、概率指标、平均持续时间指标、期望值指标等内容，随着我国电力系统的不断建设和发展，我国传统的电力系统已经不能够满足现有的电力管理要求。失符合价值、社会效益损失期望值等指标也为大规模发电系统可靠性研究奠定了基础。
3.大规模新能源发电的电力系统可靠性评估方法
解析法和蒙特卡洛方法是大规模系能源发电电力系统可靠性评估的常用手法。较为突出的有光伏发电和风力发电。
解析法的特点在于可以对所有机组的容量停运概率计算，生成一个发电容量离散概率分布系统，后可和符合的离散分布进行卷积运算，可得到电力系统发电的可靠性评估值。蒙特卡洛方法进行评估时可采用序贯蒙特卡洛仿真，因为可再生能源发电时候体现了时序跟随的特征，建立该模型时候需要考察发电环境的季节、气候、时间变化，通过对模型建立到确定时间段的内容进行分布抽样，就可以获得一个具有连续概率分布函数的可靠性评估模型。
风力发电和太阳能光伏发电作为大规模新能源电力系统的代表，在发挥发电技术优势的同时体现了系统的灵活性和独立性，研究人员在分析发电技术能源的变化过程中要结合模型的特点设置输入量和组件值，构建一个科学的可靠性模型。
4.时间序列和风速建模分析
风能和光伏发电都属于一次性清洁能源，本文选用常见的大规模风力发电系统作为研究对象，分析其风速建模和时间序列建模。
4.1风速概率模型
可靠性评估总，模型的选取需要结合评估目的和评估方法予以分析。分数概率分布模型借助了逆变法服从定律分布随机变量规律采样数据。若分析风速时变特性，需要采用序贯蒙特卡洛方法。计算结果表示，风速分布范围会影响强度变化，风速范围变小，强度就会变低；尺度参数是平均风速的标示值，若随机变量风速取值范围区间变小，取得区间内的数值概率会变大。经过分数计算研究可知，通过采用科学的风力发电模型，可以保证发电系统享有稳定的电力功能，为全面提升发电效率和质量、稳定性有帮助。
4.2时间序列模型
风速数据具有时间序列特征，在计算中体现了时间趋向性和随机性的特点。时间序列指的是按照时间先后顺序进行数据分析的观测值曲线，其典型特点在于控制观测值的依赖性。时间序列就需要对该数值的依赖性进行分析研究，探讨其数据内的结构规律并生成动态的模型，利用其来预测外来的变化，研究数值表示，通过相应的优化处理措施，全面提升了风力发电系统的运行稳定性，为控制系统稳定、均匀的发电奠定了基础。除开以上两种常用的模型外，尾流动效应模型、功率模型等也是评估含大规模新能源发电的电力系统可靠性的重要评估模型。
5.可行性评估可靠性结果探讨
研究表示，风电新能源发电系统构成可以减少电力系统的波动性，可以保证能量功能平缓和稳定，可以为系统带来更多的可靠性收益。但是这种优越性在装机容量较小时并无明显的优势，只有当装机容量达到一定程度后，才可以在综合各种指标水平的情况下获得最佳的可靠性收益；此外由于系统中原有薄弱节点的存在，波动较大的功率输出会令系统出现输电拥塞现象，当采用容量相同的双极直流输电系统替换系统中原有双回交流线路后，系统总体的可靠性收益并没有明显变化。而由单一可再生能源组成的发电系统中，光伏的加入可以降低总的缺电量和缺电时间，但是却无法显著减少缺电次数，因此需要予以优化。
6.结语
本文针对含大规模新能源发电的电力系统可靠性进行了研究分析，探讨了常见的时序模型和风速概率模型评估体系，得到了风力能源构建电力系统稳定性有待提升的结论，希望能够为相应的技术人员提供参考。
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