主持人语

由于石油、煤炭等传统化石能源开发难度加大和成本飙升，以及由此所带来的环境污染和生态破坏已成为世界经济社会发展的主要问题之一，因此大规模开发可再生能源是有效解决能源危机和改善环境质量的最主要途径。在各种可再生能源类型之中，风力发电技术最为成熟，最有可能成为主流的替换性能源。风力发电与常规能源发电相比具有2个基本特点：一是风力发电的随机性。在大自然环境中，风速将受到包括天气、地势等多种不可抗拒的自然因素的影响，这些因素决定了风力发电的随机性，主要表现在输出功率的间歇性、波动性以及难以准确预测性。二是风力发电设备的特殊性。与常规发电设备相比，风力发电设备从原动机结构、发电机结构以及发电控制设备等多个方面都与传统电力系统发电设备有较大区别，这些设备不仅含有机电系统的慢动态耦合过程，也含有快速的大功率电力电子系统的快动态耦合过程。由此可以看出，大规模风电机组接入电网改变了电力系统的本征结构，而风电功率的随机波动性又使得电力系统的动态行为变得更加复杂，这种本征结构变化和复杂动态行为对电力系统的调度和运行控制提出了新的挑战。

为了能够接纳大规模的风电，电力系统必须发展必要的技术以适应风力发电的以上2个特点。这些技术可以从资源级、调度级、运行及控制级分别进行讨论。资源级主要侧重于先进的风功率预测技术，特别是短期风力发电预测技术是克服风电功率随机波动特性的核心，与负荷预测有着较大的区别。调度级是一个考虑如何利用风能预测结果、负荷预测结果、常规电源发电计划、系统备用情况以及风电场群的特性，协调优化控制风力发电的发电量，在保证安全稳定与经济的前提下，实现风力发电能力的最大利用的多目标的随机性与确定性并存的最优化问题。运行及控制级主要含有2方面内容：一是风电接入后对系统稳定性的影响机理分析；二是通过各种控制技术保障系统的功角稳定、频率稳定以及电压稳定。

该期专栏由本人主持，主要邀请了国家自然科学基金重大项目“含大规模风电的随机-确定性耦合电力系统运行与控制基础理论研究”的研究团队成员和相关领域专家学者撰稿，撰稿论文分别从风功率预测、调度、控制等不同侧面来呈现最新的研究进展。在上述资源级和调度级研究方面，“随机电源与确定电源协同调度综述”一文针对新能源出力预测、提前计划、实时调度3个层次分别进行综述和举例说明，并对可再生能源接入系统的发展方向进行了展望。由于风速本身具有典型的非线性和非平稳性特征，“基于样本熵和支持向量机的短期风速预测模型”一文在上述资源级层面展开研究，提出了一种基于经验模态分解、样本熵和支持向量机的短期风速组合预测模型；此外，针对支持向量机模型的参数一般并不能保证达到最好的效果，采用遗传算法来实现这些参数的自动选择寻优，进一步提高了风速预测效率。在上述调度级研究层面，由于大规模风电接入，导致系统运行备用的增加，“考虑稳态频率约束的含大规模风电电力系统机组组合研究”一文考虑了系统一、二次调频备用需求，构建了含稳态频率约束的机组组合模型，通过算例验证了所提模型的有效性及优越性。在上述运行级研究层面，“大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响机理研究”一文讨论了根据双馈风机的暂态特性，提出将双馈风机视为恒功率源的可行性和限制条件，并从双馈风机的暂态特性出发，基于直流潮流模型和等面积定则，分析大量风电接入简单电力系统中的暂态稳定机理，并通过算例进行了仿真验证。“一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施”一文在上述控制级层面展开了研究，提出了风电机组连锁脱网发展的4个阶段，并指出了风电连锁脱网中的主导影响因素；针对电压无功控制这一可控的主要影响因素，提出了一种从风电场和电网2个层面协调抑制风电连锁脱网的无功电压两级控制策略，以实际电网为原型的等效风电场为例验证了所提控制策略的有效性。

含大规模风电电力系统的调度和运行控制技术是电力系统当前的研究前沿和热点，本次专栏推出了相关的文章，希望能进一步推动本领域的研究。在此，谨向所有为此专栏撰稿而付出辛勤劳动的专家学者表示感谢，同时，也对提供这样一个交流平台的《电力科学与技术学报》编辑部表示感谢。