自2007年以来，内蒙古电网风电进入了跨越式 发展时期。截至2013年年底，内蒙古电网风电装机 容量达到10960MW，成为首个突破10GW大关的 省级电网^[1]。在风电机组大规模并网发电过程中， 内蒙古电网也面临着诸多挑战。其中最大问题是 风电的接纳问题，仅仅依靠内蒙古电网自身无法接 纳如此大规模的风电，弃风现象不可避免。而如何 准确估算每年的弃风电量，不仅涉及各个风电场的 经济利益，也关系着对内蒙古电网风电接纳能力的 评估、实际风资源的掌握、风电项目的审批等。

国内外文献中，介绍弃风电量统计方法的文献 较少。文献^[2]通过分析大规模风电接入电网导致 系统调峰能力下降的问题，提出在现有电源结构 下，利用合理弃风提高风电消纳能力的理论研究方 法。文献^[3]通过研究大规模风电接入对电力系统 调峰的影响，提出允许根据实际情况采取适度弃风策略。文献^[4]从调峰能力不足、配电线路阻塞和输 电容量不足等方面深入分析风电弃风的主要原因， 描述了近期美国、德国、西班牙和丹麦等世界风电 大国的弃风现状，研究了上述国家风电弃风的管理 及政策机制，并在此基础上提出了对我国风电弃风 现象的基本认识。文献^[5]提出4种弃风电量统计方 法，并对其进行分析总结，认为标杆风机法计算弃 风电量最为准确。以上一些文献没有对弃风电量 的估算原理进行详细介绍。本文在对弃风电量统 计原理进行全面分析的基础上，结合内蒙古电网的 实际运行情况，确立了较为完备、准确的内蒙古电 网弃风电量统计体系。 1 内蒙古电网弃风原因分析

随着内蒙古电网风电装机容量的不断增加，从 2009年开始，冬季供热期发生风电弃风现象。产生 弃风的原因主要有以下4个方面。 1.1 冬季供热期调峰容量不足

内蒙古电网电源结构比较单一，供热机组装机 容量高达17800MW，占冬季火电开机容量的70% 以上，导致冬季调峰容量下降20%以上，电网调峰容 量显著下降，风电弃风严重。此外，内蒙古电网作为 国家能源基地，火电机组装机容量所占比例大，供 热期非供热机组备用容量也较大。为了保证冬季开 机率，对部分非供热机组进行供热改造，进一步增 加了内蒙古电网供热机组装机容量，压缩了冬季机 组调峰容量，使得内蒙古电网风电弃风情况更加严 重^[6]。 1.2 外送通道建设迟滞，影响风电输出

自2008年5月内蒙古电网第二条外送通道500 kV汗沽双回线路投产后，近6a来内蒙古地区外送 通道没有增加。尽管内蒙古电网积极开展富余电 力外送通道规划设计，但目前外送通道建设仍未开 工。内蒙古电网自身负荷增长缓慢，外送通道建设 迟滞，风电装机容量不断增加，必然导致风电整体 弃风率偏高。 1.3 受网架结构约束，部分区域风电弃风现象普遍

由于风电场均分布在偏远地区，远离负荷中 心，需要通过远距离集中接入汇集站进行风电送 出。但是内蒙古电网网架结构建设速度慢于风电 发展速度，导致部分区域风电送出受限。内蒙古电 网风电送出受限比较严重的区域有锡林郭勒盟灰 腾梁地区、巴彦淖尔乌拉特中后旗及包头以西地 区。特别是锡林郭勒盟灰腾梁地区，风电装机容量 达1582MW，仅通过500kV汗腾1线（输电极限740 MW）送出，冬季低谷期该地区风电场可用率只有 31.6%，弃风现象最为严重。 1.4 电网日常运行需要预留部分火电机组下旋备 用容量

在内蒙古电网日常运行过程中，由于负荷、频 率及风机出力的波动，导致外送联络线功率产生偏 差。根据华北联络线考核规定，内蒙古电网15min 联络线功率偏差不能超过60MW ^[7]。内蒙古电网电 源结构单一，日常负荷波动主要通过火电机组进行 调节，为了保证联络线合格率，必须预留部分下旋 备用容量，参与联络线功率偏差调整。根据电网运 行经验，联络线合格率和火电机组预留下旋备用容 量成正比。随着内蒙古电网风机容量的不断增加， 电网日常运行中风电负荷的波动也逐步增大，内蒙 古电网不得不预留较多的火电机组下旋备用容量， 影响了内蒙古电网的风电接纳能力。 2 常用弃风电量统计方法

国内各区域风电弃风电量统计方法不尽相 同。通过调查研究，目前国内常用的风电弃风电量 统计方法有以下5种。 2.1 以风电功率日前预测曲线为基础的弃风电量 计算方法

将气象局48h气象数据作为输入值，采用物理 方法和统计方法（人工神经网络、时间序列分析）相 结合的预测方法进行风电场日前功率预测。通过 风电场的日前预测功率Pf与风电实际功率Pr差的积 分值得到风电日弃风电量（图 1为内蒙古电网某典 型日风电预测功率与实际功率的对比曲线），即：

图 1(Figure 1)

图 1 内蒙古电网某典型日风电预测功率—实际功率对比曲线

该方法首先根据风电场风机的排布情况选取 若干台能够代表风电场整体运行情况的风机作为 标杆风机，然后通过标杆风机的实际发电量估算风 电场应发发电量，然后与风电场实际发电量相减得 到弃风电量。即：

P_s—标杆风机容量，MW；

P_a—正常运行风机的总容量，MW；

Z_r—风电场日实发电量，MWh。 2.3 基于测风塔实时监测数据的弃风电量估算

该方法需要结合风电场测风塔的历史测风数 据和风电场输出功率历史数据拟合风电场整体的 风速—功率曲线，例如图 2所示。根据测风塔实时 测风数据和拟合的风电场风速—功率曲线获得风 电场理论输出功率，将理论输出功率对时间积分得 到风电场理论发电量；风电场理论发电量与实际发 电量的差值即为弃风电量，即：

图 2(Figure 2)

图 2 装机容量49.5MW风电场的风速—功率曲线

该方法主要是利用风电技术支持平台的数据 采集、统计功能进行弃风电量估算。风电技术支持 平台可以采集到网内所有风电场的风机信息，包括 风速、风向、温度、功率、电压、桨距角等。该方法首先利用历史数据同时 考虑风机温度、气压 等因素，将风机风速 修正到标准空气密度 下，再根据风向与风 机功率拟合16个风向 的 风 速 —功 率 曲 线 （例如图 3所示）；然后 根据采集的气压与温 度将风机风速修正到 标准空气密度下，结 合风速功率曲线计算 出弃风电量。即：

P_ri —风电场第i台风机实际的输出功率，MW；

N—风电场风机数量。

图 3(Figure 3)

图 3 风电场风速/风向—功率示意图

为了解网内各区域风资源，电网公司可依据电 网调峰能力，在保证各风电场全年发电总量一定的 前提下，选定部分风电场进行月度发电测试。在电 网正常运行情况下，测试的风电场不弃风。测试风 电场应具有一定的代表性，能够较准确地估算风电 弃风利用小时数。该方法类似于标杆风机法，不同 之处在于该方法所选标本为风电场。在电网公司 方面，利用该方法估算弃风电量可以更宏观地掌握 网内风资源情况，评估风电接纳水平及校验弃风统 计方法。电网公司每月在不同区域选定一批测试 风电场，测试风电场所处环境应具有代表性，其地 理位置应具有本区域典型地形、地貌特征；测试风 机应为广泛使用的风机生产厂商的成熟产品。以 每月测试风电场的利用小时数作为该区域未弃风 利用小时数，对其他风电场的弃风小时数参考测试 风场进行估算。即：

T_si —第i个区域测试风场的月度利用小时 数，h；

T_ri —第i个区域风电场的月度平均利用小时 数，h；

P_Ai —第i个区域的风电总装机容量，MW； N—全网风区数。 3 内蒙古电网弃风电量统计体系的确立

通过对以上几种弃风电量统计方法的比较研 究可以看出，几种方法均存在一些不确定因素，导 致弃风电量统计无法做到精确无误。以下对5种弃 风统计方法进行对比分析，在此基础上，确立内蒙 古电网弃风电量统计体系。 3.1 5种弃风统计方法对比分析 3.1.1 以风电功率日前预测曲线为基础的弃风电 量计算方法

以风电机组功率日前预测曲线为基础的弃风 电量计算方法，弃风电量统计的准确性依赖于短期 风功率预测结果。由于国内目前短期风功率预测 的准确率只有80%左右，导致该弃风电量统计方法 的准确性不高，误差偏大。此外内蒙古电网风电场 侧功率预测软件的投入使用情况参差不齐，存在部 分风电场未建设风功率预测系统或已投运风功率 预测系统的风电场功率预测准确率达不到80%等问 题，所以该弃风电量统计方法无法在内蒙古电网大 面积推广。 3.1.2 以标杆风机平均发电量估算全场弃风电量

以标杆风机平均发电量估算全场弃风电量的 弃风统计方法得到网内绝大多数风电场的认可。 2013年年初国家电监会发布《风电场弃风电量计算 办法（试行）》 ^[8]，在全国范围内推广标杆风机法，这 是目前风电企业进行弃风电量统计的最佳方法。 标杆风机法估算弃风电量的准确性依赖于标杆风 机的选取，标杆风机的选择 要尽量覆盖场内不同机型、 典型地理环境、具有代表性 的风机。当标杆风机发生 故障停机时，风电场运行人 员应及时启动相邻风机代 替标杆风机，以确保弃风电 量统计的准确性。 3.1.3 基于测风塔实时监测数据的弃风电量估算

基于测风塔实时监测 数据的弃风电量估算方法 的准确率依赖于测风塔的 安装选址。由于风电场地 形地貌复杂多样，单一测风塔的测风数据无法准确 反映整个风电场的风况，弃风统计误差较大。由于 内蒙古电网网内仅有部分风电场安装了测风塔，所 以该弃风统计方法无法在未安装测风塔的风电场 推广应用。 3.1.4 利用单台风机风速—功率曲线结合实际运 行数据的弃风电量估算方法

利用单台风机风速—功率曲线结合实际运行 数据的弃风电量估算方法是目前较为准确的弃风 电量统计方法。该方法的准确性依赖于风电场风 机信息的采集、历史数据的分析比对、风机风速— 功率曲线的及时修正情况。内蒙古电网风电技术 支持平台有别于国内其他电网公司的风电管理平 台，该平台采集了网内所有投运风电场风机的单机 信息，有助于提高内蒙古电网风功率预测、弃风电 量统计精度。目前，内蒙古电网风电装机容量突破 10GW，风机台数接近9000台，如此大规模的数据 采集处理量，极易发生数据通信中断异常。所以风 电场数据通信设备的维护情况直接影响该弃风统 计方法的准确率。 3.1.5 以测试风电场的利用小时数为基准的弃风 电量估算方法

以测试风电场的利用小时数为基准的弃风电 量估算方法是内蒙古电网根据自身实际探索出的 又一种弃风电量估算方法。该方法的准确率依靠 测试风电场的选择。经过1~2a测试风电场弃风电 量统计经验积累，就可以掌握网内各风电场的实际 运行状况，在各个区域选出具有代表性的风电场。 该弃风电量估算方法能够较为准确地反映出网内 风资源情况，是一种准确率较高的电量统计方法。 3.2 内蒙古电网弃风统计体系

在对国内几种弃风电量统计方法进行研究分 析的基础上，首先建设了基于单台风机风速—功率 曲线并结合实际运行数据进行监测的弃风电量监 测系统，该系统目前已正式投运；此外，内蒙古电网 还在全网范围内推广基于标杆风机弃风电量统计 法，每日通过数据上报系统采集各风电场的日弃风 电量；最后，内蒙古电网每月选取具有区域代表性 的测试风电场来估算网内各区域弃风电量。通过3 种弃风电量统计方法相互比对、校验，可以准确地 掌握网内各风电场弃风情况，指导风电场运行。 4 算例分析

以内蒙古电网2014年1月份包头地区1个装机 容量99.5MW的风电场A为例，用实际数据来对3 种弃风电量统计方法进行比较分析。在包头地区 选择1座装机容量为49.5MW的风电场B作为测试 风电场。风电场B位于大青山北麓的达茂旗境内， 地势平坦开阔，平均海拔1376m。风电场A与风电 场B直线距离21km，2个风电场风机均为国内成熟 风机产品，风能利用率相近。风电场A共有66台风 机，选择其中6台风机作为标杆风机，不限电，采用 标杆风机法自行统计弃风电量，并通过报表系统将 每日弃风电量上报至内蒙古电网。而内蒙古电网 弃风电量监测系统实时统计网内各风电场的弃风 电量。通过以上3种方法统计得到风电场A的1月 份弃风电量，见表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 3种弃风统计方法计算所得风电场A弃风电

表 1 3种弃风统计方法计算所得风电场A弃风电

由表 1可知，1月份风电场A利用弃风电量监测 统计的弃风电量为6419.5MWh，弃风率22.8%；利 用标杆风机法统计的弃风电量为6829.06MWh，弃 风率23.9%；利用测试风电场法统计的弃风电量为 6462.68MW，弃风率22.9%。由于弃风电量监测系 统建设初期未能与风电调度下令平台结合，弃风电 量监测系统中风电场A的单台风机风速—功率曲线 拟合与实际有偏差，会发生在未弃风的小风天产生 弃风电量的现象。此外，由于标杆风机法计算所得 的弃风电量是风电场A自行统计上报的，与其他2 种弃风统计方法相比，弃风电量明显偏高，不排除 统计人员存在计算失误的可能。测试风电场法统 计弃风电量时，当测试风电场B与风电场A处于同 一气候条件下，其弃风电量统计误差较小，在局部 气候条件为主导的风况下，风电场A的弃风电量统 计误差较大。通过以上3种弃风电量统计方法可确 定，风电A的1月份弃风电率在22.8%~23.9%。因1 月份处于供热期，所以弃风率较高。 5 结束语

在对国内现有的弃风电量估算方法进行分析、 对比后，建立了基于3种弃风电量统计方法的内蒙 古电网弃风电量统计体系。通过实际算例分析可知，现有的弃风电量 统计方法仍需提高，弃风电量自动统计系统应与调 度下令弃风记录相结合，测试风电场、标杆风机的 选择应更加规范合理。今后应对标杆风机、测试风 电场的代表性问题进行深入研究，通过对选定标本 运行数据的比对分析来确保其代表性，以进一步提 高弃风电量统计的准确性。