可行性研究——黑龙江省电网接纳风电能力研究.doc

PAGE 17 第PAGE 1页 黑龙江省电网接纳风电能力研究目的和意义 大力发展并网型风电，是我国缓解能源供需矛盾，减轻环境污染，调整能源结构，转变经济增长方式的重要战略举措。大风电并入大电网”是我国引导风电大发展的重要手段。但绝不是有人认为的“如果大型风电场能接入大电网的话，则其对电网的影响也是可以忽略不计的”。由于电力系统的发电、供电、用电须瞬间同时完成，而负荷用电有峰荷、腰荷、低谷却在时时变化，电源出力就必须严格随负荷用电变化进行调节，时时保持电力平衡，否则负荷的可靠用电乃至电网的安全运行将得不到保障。由于风力发电存在随机性，在我国当前风电场功率预测尚未全面展开、风电机组出力基本不具备在线控制功能、还没有配套建设与风电相对应的随机用电负荷的情况下，大规模风电并入电网，电力系统中风电以外的其他电源除需随负荷用电变化进行调节外，还需为适应风电的随机性进行出力调节，即对这些机组的调峰性能提出了更高要求。这是电网接纳风电能力大小的关键之所在。 黑龙江省地区负荷特点是冬季负荷水平较高，峰谷差较大，年负荷曲线呈“U”形。负荷特性特点进一步决定黑龙江省电网冬季低谷调峰的困难程度。负荷低谷时，即使停掉运行水电机组并将火电机组出力降至最低后，仍不能维持系统频率要求，需要进一步降低火电机组出力，即出现常规火电机组进行深度调峰来接纳风电电力的情况。黑龙江省地区冬季温度较低，供热负荷较大。黑龙江省电网供热机组在冬季运行要满足供热负荷，所以热电机组出力不能小于供热需求，因此限制了机组的最低出力，大大削减了机组的负荷低谷调峰能力。 显然，电网接纳风电既不能没有任何限制，也不应无所作为。因此有必要探求一个拟接入风电的电网其接纳风电的能力有多少；为提高电网接纳风电的能力要采取那些经济合理的技术等措施。这是为了有序、健康发展风电首先要正视和解决的两个问题。 国内外研究水平综述 随着风电的加速发展，电网接纳风电能力的问题也越来越引起国内外重视。为探索解决我国风电接入电网的关键问题，需要客观分析国外风电接入的特点。　　 首先，欧洲国家电网高度互联，各国之间充分利用电网互联，共享调峰能力，有效解决风电的反调峰问题。风电规模居世界前列的欧洲国家如丹麦、德国，虽然风电装机占本国电源装机接近或超过20%，但对于更广泛的欧洲互联电网来说，风电比例并不高，2009 年风电占欧洲电网总装机比例不超过6%。欧洲电网拥有大量灵活可调的燃气机组和丰富的水电资源，可以平衡风电功率波动、缓解风电对电网造成的影响。 其次，从接入电压等级来看，目前多为分散接入低压配电网，但也呈现出集中接入高电压等级的趋势。目前，丹麦约有89% 的风电装机接入60 千伏及以下的配电网；德国绝大多数风电场规模较小，分散接入配电网；美国目前风电场平均规模为12万千瓦，主要就近消纳。随着上述国家风电富集地区风电开发规模不断加大和海上风电的开发，风电接入的电压等级将不断提高，通过高压输电网输送至负荷中心，将成为未来风电消纳的主要方式之一。 第三，欧洲各国对风电场均有严格的接入电网技术标准，要求风电场参与电网的电压与频率控制，保障电网的安全稳定运行。丹麦最大的风电场（16万千瓦）安装了中央控制系统，可以接受电力调度部门的指令实现电压控制与有功功率控制。德国针对大规模风电并网，要求风电机组具备低电压穿越能力、功率控制能力等，并建立了风电并网认证制度，开展风电机组并网符合性检测及风电机组模型验证工作，确保风电场符合并网标准的要求。西班牙建立了风电场并网审查管理机制，评价大型风电场接入是否影响电力系统的安全稳定运行。同时，各国还积极开发建设风电功率预测系统，将风电纳入电力市场或电网调度体系。目前，德国所有风电的总出力预测精度能够达到90% 以上。 第四，欧洲各国均通过相关政策鼓励风电尽可能按照常规电源的方式进入电网。德国政府对于2003 年后安装的风电机组，通过提供资金方式帮助已安装的风电机组满足并网导则的要求；将风电上网电价分为最低保护电价与鼓励电价两部分，通过调节鼓励电价，减小因资源条件引起的收益差别。西班牙政府通过制定“政府补贴电价+电力市场竞价”政策，既为风电提供最基本的电价保障，又鼓励其参与电力市场竞争。政府对不满足并网导则要求的风电机组不给予补贴电价，对于无法提供准确预测的风电场，将给予像常规电源一样的经济处罚。 综上所述，国际上风电事业发达国家的风电机组，已具备有功、无功出力在线控制功能。在有风发电的情况下，可以实现出力绝对值控制、出力上升和下降速度控制等，甚至可在一定程度上参与电网的调频工作。显然这有利于提高电网接纳风电的能力。 我国风电装机容量迅速扩大，风机技术水平逐渐提高，而必须与此相匹配的电网坚强程度和接纳能力发展的却稍滞后，不能保证风电场的上网时间，所以电网接纳风