風電場綜合場用電率探討

摘要：風電場經營管理的主要目標是要電量、要效益，開源節流是增加風電場利潤的主要手段。文章從節流角度進行考慮，從綜合場用電率開始著手，通過計算分解其組成，對于綜合場用電率的研究有著積極意義。

關鍵詞：綜合場用電率；風電場；經營管理；開源節流；用電量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM614 文章編號：1009-2374（2016）09-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.062

1 九龍山風電場基本情況介紹

該風電場采用某公司生產的19臺2.5MW機型，每臺風機配置一臺容量為2750kVA的35kV箱式變壓器，通過3回35kV地埋集電線纜將電能匯集至升壓站，主變壓器額定容量為80MVA，將35kV升壓至110kV后，采用1回110kV線路-變壓器組接線方式與電網并網。

本文著重對風電場輸變電設備電能損耗、不同風速對場用電的影響、風力發電機組自用電、場內生產生活用電四部分進行分析討論。

2 九龍山標準綜合場用電率分解計算

綜合場用電量除去場用電量外，還包括風機無風待機損耗、箱變損耗、集電線損耗、場用變損耗、主變損耗、開關損耗、隔離開關損耗、無功補償裝置損耗、母線損耗等，即：

E綜合場用電量=E發電量-E上網電量+E網購電量

本文九龍山標準綜合場用電率計算從滿負荷運行時綜合場用電率和年均負荷運行時綜合場用電率兩部分來進行。

2.1 滿負荷時綜合場用電率分解計算

2.1.1 風機自身消耗。九龍山風電場所采用的2.5MW機型，其自用電主要來自變漿電機、偏航電機、變頻器冷卻風機等，具體參數見表1：

表1 風機內部主要用電設備參數

表2 九龍山風電場箱變主要參數

但風機內部各用電設備運行狀況隨風速、機組運行狀態不同而變化，而目前無法精確計算，如需精確統計需加裝CT、PT。考慮到損耗較低，故在本文中忽略不計。

2.1.2 箱變損耗。九龍山風電場選用箱變主要參數見表2。

即在風電場滿負荷運行時：

P（箱變空載損耗）=3000W

P（箱變負載損耗）=25000W

P（箱變總損耗）=（3000+25000）*19=532kW

2.1.3 集電線路損耗。線路損耗簡稱線損，是電能通過輸電線路傳輸而產生的能量損耗。九龍山風電場選用箱變主要參數見表3：

表3 九龍山風電場選用箱變主要參數

以集電Ⅰ線為例：

P（集電1線負載損耗）=I12R1+I22R2+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6

=I12（R1+4R2+9R3+16R4+25R5+36R6）

其中：

R1=0.3*0.44=0.132Ω

4R2=4*0.368*0.44=0.64768Ω

9R3=9*0.582*0.44=2.30472Ω

16R4=16*0.258*0.16=0.66048Ω

25R5=25*0.3481*0.16=1.3924Ω

36R6=36*0.53*0.12=2.2896Ω

代入數值計算得出：P（集電1線負載損耗）=12.61W。

同理，計算可得集電2線、3線負載損耗為：P（集電2線負載損耗）=298.00kW，P（集電3線負載損耗）=335.17kW，故P（集電線總損耗）=12.61+298.00+335.17=645.78kW。

2.1.4 場用電消耗。場用電消耗主要與場生活、生產負荷有關，與風機負荷無關。九龍山風電場投運至今日平均用電量為560kWh，由此得出：P（站用變消耗）=23.3kW。

2.1.5 主變損耗。主變損耗主要由空載損耗、負載損耗兩部分組成。當變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時，所消耗的有功功率稱空載損耗。負載損耗即可變損失，與通過的電流的平方成正比。負載損耗是額定電流下與參考溫度下的負載損耗。

九龍山風電場采用主變負載損耗、空載損耗分別為270kW、54.3kW，即：

P（負載損耗）=270kW

P（空載損耗）=54.3kW

P（主變損耗）270+54.3=324.3kW

2.1.6 開關、隔離開關損耗。開關、隔離開關損耗是根據其接觸電阻決定的，可由電流的平方乘以電阻計算得出，簡單說來即開關發熱量，因此損耗相對過低，本文中忽略不計。

2.1.7 無功補償裝置消耗。無功功率補償簡稱無功補償，在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。

九龍山風電場所采用無功補償裝置額定容量為12000kVA，但裝置需根據當地調度要求來投入、退出運行，目前來說裝置投入運行時間較短，在此估算：

P（無功補償裝置消耗）=10kW

2.1.8 母線損耗。九龍山風電場110kV系統采用1回110kV線路-變壓器組接線方式，無110kV母線，故不存在母線損耗，本文不做計算。

2.1.9 網購電量。在風場滿負荷運行條件下，風場應不存在網購電量，所消耗電量均為電場自發電量，故此項不做考慮。

2.1.10 滿負荷時綜合場用電率。故滿負荷時：P（綜合）=532+645.78+23.3+324.3+10=1535.38kW。即滿發時η（綜合場用電率）=1535.38/47.5/1000=3.23%。

2.2 平均負荷下綜合場用電率計算

根據可研性報告，九龍山風電場本期共布置19臺2.5MW機組，裝機容量47.5MW，年上網電量為93.738GWh，年等效滿負荷小時數為1973.45h。

I（風機額定電流）=2092A

U（風機額定電壓）=2092A

故：

I（平均值）=I（風機額定電流）*1973/8760=523A

2.2.1 箱變損耗。

P（箱變空載損耗）=3000W=3kW

P（箱變總空載損耗）=3000*19=57kW

I（箱變高壓側平均電流）=523*0.69/35=10.31A

由公式可得：

P（箱變總均載損耗）=86.75kW

2.2.2 集電線損耗。

P（集電線總損耗）=P負*=645.78*=40.40kW

2.2.3 場用電消耗。場用電消耗主要與場生活、生產負荷有關，與風機負荷無關。九龍山風電場投運至今日平均用電量為560kWh，由此得出：

P（站用變消耗）=23.3kW

2.2.4 主變損耗。同理可得：

P（均載損耗）=71.21kW

2.2.5 購網電量。九龍山風電場年網購電量約為100MWh，由此得出：

P（購網電量）=11kW

2.2.6 無功補償損耗。

P（無功補償裝置消耗）=10kW

2.2.7 年均負荷運行時綜合場用電率。

故平均P（綜合）=86.75+40.4+23.3+71.21+11+10=242.66kW，負荷率為22.5%時，即P=47.5*0.225*1000=10687.5kW。

3 結語

本文通過分解計算，得出了九龍山風電場在理想狀況下，滿負荷運行時和平均負荷運行時的綜合場用電率，對于如何降低綜合場合場用電率的研究有著積極的意義。以上觀點僅供參考，希望能對其他風電對于綜合場用電率的研究有所幫助。

參考文獻

[1] 沈又幸.風電社會效益評估及其并網的經濟性影響研究[D].華北電力大學（北京），2011.

[2] 中國大唐集團公司.中國大唐集團公司風電企業生產指標體系（試行）[S].

作者簡介：胡強（1991-），男，江西贛州人，江西大唐國際新能源有限公司助理工程師，研究方向：風能與動力工程。

（責任編輯：小 燕）