风力发电作为可再生能源中最有发展前景的 一种形式^[1]，近几年在蒙西电网取得迅猛发展，风电 装机规模和发电量屡创新高，截至2013年年底，投 产风电场108座，蒙西电网风电装机容量已达11.04 GW，风电装机占全网总装机容量23.6%。风电最大 发电量7.1GW，占当年发电量的30%以上，最大日 发 电 量 突 破130GWh，占 当 日 全 网 总 发 电 量 的 34.7%。2011—2013年，风电年发电量由13.228TWh增至21.977TWh，占全网总发电量的比例由 7.55%增至11.09%，风电装机容量及发电量比例均 位列全国省级电网第一。

2012年，蒙西电网各风电场自行上报弃风电量 为5.69TWh，平均弃风小时数622h，弃风率24.2%； 2013年，蒙西电网各风电场自行上报弃风电量3.92 TWh，平均弃风小时数456h，弃风率17.69%。

导致蒙西电网风电弃风原因主要有两方面：网 内风资源良好的地区通常远离负荷中心，风电场接 入点的电网结构薄弱，风电场发电受到电网结构约 束，存在热稳定、暂态稳定、电压稳定等多种限制， 局部区域无法对投产风电项目的发电量进行全额 消纳；蒙西电网以火电装机为主，水电、燃气机组等 调峰电源缺乏，为保证供电可靠性，减小风电波动 性和间断性的影响，必须预留足够的旋转备用容 量，火电开机方式较大，在负荷低谷期间，受电网调 峰能力制约，网内风电出力无法被全部接纳。 2 对风电实施三公调度的必要性

《可再生能源法》规定：在电网具备接纳能力的 条件下，应按照全额接纳或优先发电的原则安排新 能源发电上网。因此，风电等新能源相对传统能源 具有优先发电的地位，但事实上，在三北地区风电 装机比例较大的电网，存在风电发展和电网接纳能 力不完全匹配的情况。考虑到风电的不确定性，为 充分发挥风电的节能减排效益，风电装机规模适当 大于电网的接纳能力是合理的^[2]。

针对风电限电弃风这一很难避免的问题，本文 研究了在无法全额接纳风电的条件下，风电场间有 功功率的实时分配方法，即风电的三公调度方法。 一方面，有助于规范发电秩序，提高发电的公平性、 透明性，切实落实风电三公调度；另一方面，有助于 构建风电场、电网和谐运营环境，树立风力发电健 康经营氛围，增强风电发展后劲。 3 风电三公调度方法分析和对比 3.1 传统电源的三公调度方法

传统电源的三公调度是指电网调度管理部门 严格按照并网调度协议，遵循电力系统运行的客观 规律，在公开、公平、公正的前提下编制、履行调度 计划，使同一电网内并网发电厂履行年度购售电合 同进度大致相当^[3]。传统电源的三公调度方法已经 研究成熟，并形成了相应的工作办法和制度。但 是，新能源三公调度问题只存在于风电规模较大的 电网，属于局部地区电网的问题，因此一直没有得 到重点关注和研究。 3.2 风电场三公调度方法

风电场有功功率分配方法，即风电场三公调度 方法，可以按照全年发电总量是否有上限，分为有 计划和无计划2种；按照调度方式可以分为市场化 方法和计划管理式方法^[4]。按照公平发电优先还是 技术进步优先的原则对目前国内外主要有功功率 分配方法进行了分类，如图 1所示。

图 1(Figure 1)

图 1 风电有功功率分配方法分类

目前，国内、外可以应用于风电三公调度的有 功功率分配原则主要有以下几种。 3.2.1 同一风资源区，年实际利用小时数平衡

在风电场间有功功率分配上，以“同区域、同类 型风机，利用小时数大体相近”为原则，按照运行情 况，及时调整风电场的优先发电次序，通过对发电 情况进行人为干预，使同区域、同类型风电场利用 小时数大体维持在同一水平。

该方法是目前蒙西电网正在应用的策略之一， 其优点是易于执行，在新能源发展初期，可以保证 新能源企业的基本发电量和盈利能力，特别是在风 电弃风较为严重时，能够保证风电基本生存权。其 缺点是效率较低，考虑因素较少（如同一风资源区 面积很大，部分风电场与其他风电场在风电同时性 上不一致；微观选址导致平均风速存在差别；没有 考虑风电场投资造价和管理水平差异等），有平均 主义倾向，不能保证在选址、设备、管理上更优的风 电场优先发电。由于没有合适的激励方式，不利于 先进涉网技术的推广应用和风电场自身管理水平 的提高。 3.2.2 弃风率平衡

按照风电场等弃风率原则，进行风电场有功功 率分配。其中，弃风率为弃风损失电量与年理论总 发电量的比值。该种方法的优点是考虑了不同地 区的风资源丰富程度以及不同类型机组的风能利 用率，有利于风能资源丰富和风机质量优良的风电 场多发电，但没有考虑技术和管理进步因素。由于 有功功率分配的实时性，必须实时进行弃风率测 量，且必须排除故障机组、检修机组对弃风率的影 响，这对风机的监控提出了更高的要求。现有标杆 风机弃风方法远不能满足要求，弃风率的数据来 源、计算方法、权威机构认定以及自动化系统数据 处理等都是该方法实用化前必须解决和规范的问 题。 3.2.3 设计利用小时数等比例平衡

风电场在投产前，综合考虑测风情况、机组水 平、当地电网情况，得出1个设计利用小时数，报项 目主管部门作为该项目的审批数据。该数据较为 全面地反映了风电场的风资源利用水平和综合盈 利水平。风电场设计利用小时数等比例平衡原则， 即指在弃风条件下，设计利用小时数高的风电场优 先发电。该种策略的优点实现简单，一定程度上隐 性考虑了风电场设备技术水平，按照月度或日度发 电量进行平衡即可。且由于在风资源较好的区域 国家的电价补贴较少，按照该原则进行三公调度， 在风电总电量相同的情况下，可以节约国家的风电 补贴，社会成本较小。缺点是需要根据风电场投运 时间、电网结构变化对设计利用小时数进行及时修 正，设计利用小时数的变更需权威第三方设计机构 确定并报电力监管部门批准。 3.2.4 绝对实时容量平衡

绝对实时容量平衡方法，指不考虑风电的不同 时性，在任意时刻完全按照电网接纳能力，等比例 增大风电接纳或等比例弃风。对于风电场不能达 到分配功率的情况，按风电场发电能力下降处理。 该方法实现简单，在风电场分布密集、同时率较高 时，具备很好的直观性，易于做好场网沟通工作。 西北电网采用的“基本容量+出力申请”竞争方式类 似于绝对实时容量平衡方法。该策略的缺点是其 控制出力指令不能正确反映实际出力情况，在风电 场风速变化较大的情况下有可能导致风电的波动 性增大，从而给系统调频、调峰造成影响。 3.2.5 年度计划利用小时数平衡

仿照火电的管理方式，由上级主管部门按照负 荷预测、电网结构、机组类型情况，对同地区、同类 型机组给定1个小时数，或综合考虑各因素后在年 初给每个风电场制订1个年度利用小时数，由电网 公司保证各风电场利用小时数的完成。可以适当 考虑风电场技术指标评价，对力争技术进步的风电 场适当增加一定的利用小时数。该策略管理思路 清晰，计划执行、监管较为简便。但单个风电场计 划小时数制订方法复杂，需综合考虑设计利用小时 数、机组健康水平、风电场管理水平、电网结构等因 素，并需要大量的历史发电数据作为支撑。 3.2.6 限电期容量比例平衡

限电期容量比例平衡原则是指风电场在电网 不弃风期间，风电场发电不计入利用小时数统计， 在弃风时段内，电网按照风电场装机容量比例等额 限电。该种方法充分考虑机组小风期间的利用率 差异，有利于性能优良的机组和微环境风速较高的 风电场多发电，只需考察限电期间的发电量比例就 可对平衡情况进行评估和监管。但该方法在弃风 时段仅考虑装机容量这一因素，对于受尾流、偏航 效应影响较大的大型风电场和小风利用率不高的 老旧发电机组不利。 3.2.7 综合排名优先级

按照风电场是否满足电网管理、技术要求等条 件，综合考虑中短期预测准确率、是否具备自动发 电控制及自动无功控制功能、低电压过渡能力及运 行情况，制订风电场综合排名优先级或综合系数， 按照系数或风电场优先级进行有功功率分配。东 北电网部分地区按照该方法进行三公调度。该策 略综合考虑了风电场发电能力和技术进步水平，有 利于促进技术进步。但综合排名优先级在算法上 没有国家统一标准，具体考虑哪些因素需要作进一 步深入研究。蒙西电网按照5个因素进行风电场综 合评价指标计算：装机容量、低电压过渡能力、自动 发电控制（AGC）、无功调节能力、发电计划偏差率。 3.2.8 电力市场竞价原则

国外主要利用市场作为有功功率上网分配手 段，通过价格的杠杆作用进行电量分配，该种策略 有利于激励发电企业采用新技术以降低风电的发 电成本。 4 蒙西电网风电三公调度方法应用现状

目前，蒙西电网各电源的年发电计划由内蒙古 自治区经济和信息化委员会编制下达，由内蒙古电力（集团）有限责任公司负责执行，最终确保各发电 企业均衡完成年度调控目标。 4.1 调度原则

对于风力发电，内蒙古自治区经济信息化委员 会确定的总原则是“在确保电网安全的条件下，优 先安排可再生能源机组上网发电，做到风力发电保 障性上网发电和水电站不弃水”^[5]。通常给定2个指 标：全年总发电量指标和单个风电场的平均利用小 时数。如2014年全网风电全年计划电量按24TWh 考虑，风电机组平均利用小时数按2000h考虑。 4.2 策略

2012年，内蒙古电力（集团）有限责任公司调度 部门在风电三公调度方面采用单一策略，即在保证 风电优先发电地位和风电年度发电总量的基础上， 在电网无法接纳时段，按照“同区域、同类型风机利 用小时数大体相近”原则对风电场安排必要弃风。

2013年开始，内蒙古（集团）有限责任电力公司 调度部门在对风电运行情况深入分析后，对原有单 一调整策略做了修正，制订了更加符合实际情况的 灵活三公调度策略。具体操作上，首先按照风电预 测情况，对内蒙古自治区经济信息化委员会下达的 风电年度发电量进行分解，将风电月度发电计划电 量计入月度平衡。在实时调 度环节，调度部门综合考虑 电网极限、调峰能力、供热需 求等，针对不同的情况采用 不同的策略。通常，对不受 局部电网约束的风电场，按 照“注重效率，兼顾公平”的 原则进行控制，一般采用限 电期容量比例平衡的办法进 行整体控制。对受局部电网 约束严重的风电场，若风电 场预期利用小时数数低于同 类地区利用小时数，按照“注 重公平，兼顾效率”的原则， 充分利用通道输送能力，按 照绝对实时容量平衡原则， 优先安排受限风电场上网发 电。蒙西电网风电灵活控制 策略按照小风季、大风季、是 否供热以及供热需求大致可 以划分为3个主要控制场景， 具体控制方法如图 2所示。

图 2(Figure 2)

图 2 内蒙古电网风电灵活三公调度策略

图 3和图 4分别为2012年、2013年风电装机容 量按利用小时数分布图。可以看出，在2013年实施 风电灵活三公调度策略后，相对2012年的单一三公 调度策略，风电场发电量分布更加均衡，共约43%的 风电装机全年利用小时数分布于2200～2300h，考 虑到部分地区风电场不但受全网调峰能力约束，还 受到局部电网结构约束，2013年风电发电均衡情况已相当理想。通过上述 分析可以看出，灵活的风电三公调度策略更加适用 于目前蒙西电网实际运行情况。蒙西电网采用的 基于多种策略的三公调度措施是有效的，该措施在 促进风电行业良性发展、缓解场网矛盾方面取得了 良好效果。

图 3(Figure 3)

图 3 2012年风电装机容量按利用小时数分布

图 4(Figure 4)

图 4 2013年风电装机容量按利用小时数分布

随着国家对能源安全、节能减排以及雾霾治理 等工作重视程度的不断加强，以风电为代表的新能 源装机规模必将不断扩大，在目前国内尚无电力市 场机制的情况下，风电三公调度问题是关乎新能源 能否健康发展的关键问题之一。目前风电三公调 度策略研究面对的最大的问题是确定策略的控制 目标。目标不同，三公调度的内涵就不同。按照 “资源优化配置”“节能减排量最大”或是“社会总成 本最小（补贴最小）”等不同的目标，可以确定响应 的具体控制策略。

蒙西电网结合自己的实际情况，以“保证风电 场基本发电量、兼顾效率和技术进步”为基本原则， 制订实施了适应蒙西电网运行实际的灵活三公调 度策略，2013年实际调整情况说明该策略是行之有 效的。但在实际执行中，还存在电网检修方式下风 电场特殊调整、风电机组性能随时间变化、风电场 选址微环境差别等问题，有待进一步研究解决。