風(fēng)電場集中接入地區(qū)電網(wǎng)安全技術(shù)要點分析

摘 要：本文結(jié)合嚴橋風(fēng)電場實測數(shù)據(jù)，分析了大規(guī)模風(fēng)電接入對地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰和安全運行的影響及控制措施，強化和完善了地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度對風(fēng)電安全技術(shù)的管理。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；調(diào)峰；安全運行

近年來，蕪湖地區(qū)新能源發(fā)展迅速，但風(fēng)力、光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電的主要類型，受自然條件的影響較大，具有很強的隨機性與波動性。大規(guī)模風(fēng)電場接入地區(qū)電網(wǎng)后，對電力系統(tǒng)的調(diào)峰和安全運行產(chǎn)生了明顯的影響。因此，有必要分析地區(qū)電網(wǎng)新能源發(fā)展現(xiàn)狀與運行問題，并針對風(fēng)電并網(wǎng)后出現(xiàn)的安全問題給出控制措施。

當(dāng)前，蕪湖電網(wǎng)分江南電網(wǎng)和江北電網(wǎng)（無為縣）兩部分運行，其中無為縣新能源總裝機容量為316MW，包括166MW的兩座大型風(fēng)電場和150MW的兩座集中式光伏電站，占蕪湖地區(qū)新能源總?cè)萘康?3%，且風(fēng)電、光伏容量已占無為縣最大負荷的79%，是蕪湖目前風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)展較為典型的地區(qū)。針對風(fēng)電場并網(wǎng)后對系統(tǒng)造成的影響，相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場實測數(shù)據(jù)和電網(wǎng)負荷特點，采取相應(yīng)的控制措施，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和風(fēng)電全額消納。

一、風(fēng)電場接入對地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰的影響及控制措施

影響地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰的因素很多，其中，峰谷差是一個最主要的因素。為了分析風(fēng)電場接入對系統(tǒng)調(diào)峰的影響，本文以無為縣裝機容量最大的嚴橋風(fēng)電場為例，統(tǒng)計2016年9月至2017年8月嚴橋風(fēng)電出力與無為縣電網(wǎng)負荷一年的實測數(shù)據(jù)，分析了嚴橋風(fēng)電接入后對無為縣電網(wǎng)月峰谷差的影響。

隨著無為縣冬夏晚間空調(diào)負荷的急劇增長，電網(wǎng)最大負荷時刻均變化為20：15左右。其中，由于1月風(fēng)電在負荷晚高峰時刻出力大于凌晨，所以該月風(fēng)電對系統(tǒng)調(diào)峰起積極作用。2月、7月、8月風(fēng)電在負荷峰谷時刻的出力相差甚小，因而系統(tǒng)的峰谷差沒有明顯變化。由于一年中只有一個月減小了系統(tǒng)峰谷差，因此風(fēng)電接入對地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰效益影響很低。

改善風(fēng)電接入地區(qū)電網(wǎng)后峰谷差的主要控制措施如下。

第一，由于光伏電站具有正調(diào)峰特性，為了減小系統(tǒng)峰谷差，采取在白天無為縣電網(wǎng)負荷最大時刻安排光伏并網(wǎng)的控制措施。自無為縣2017年初接入50MW光伏電站后，統(tǒng)計分析風(fēng)電、光伏同時并網(wǎng)對系統(tǒng)峰谷差的影響，可知風(fēng)電與光伏聯(lián)合運行在春季減小了僅有風(fēng)電影響下的系統(tǒng)峰谷差，一定程度上改善了風(fēng)電的反調(diào)節(jié)特征。

第二，由于晚間光伏電站沒有出力，因此夏季系統(tǒng)峰谷差沒有變化，為了減小夏季系統(tǒng)調(diào)峰的壓力，建議對用戶需求加強管理，進一步研究儲能技術(shù)來改善風(fēng)電反調(diào)峰特性，從而提高地區(qū)電網(wǎng)接納更大規(guī)模風(fēng)電的能力。

二、風(fēng)電場接入對地區(qū)電網(wǎng)可靠性的影響及控制措施

無為縣風(fēng)電裝機容量較大，大規(guī)模風(fēng)電接入除了影響系統(tǒng)峰谷差外，還改變了電網(wǎng)原有的潮流分布、線路傳輸功率與整個系統(tǒng)的慣性，因此，風(fēng)電接入后電網(wǎng)的穩(wěn)定性會發(fā)生變化。由于無為縣工業(yè)負荷以白天生產(chǎn)為主，夜間風(fēng)電大發(fā)時居民生活負荷不足以就近全額消納，多余風(fēng)電電力經(jīng)110kV線路逐級上送至220kV變電站，受多級電網(wǎng)運行方式的影響導(dǎo)致電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟性降低。

風(fēng)電接入方案通常僅考慮正常方式下的消納，在電網(wǎng)設(shè)備檢修和故障方式下，若風(fēng)電同時大發(fā)，可能存在多座風(fēng)電場出力疊加情況，造成輸電通道過載，致使同母線用戶不能安全可靠供電。為了有效降低風(fēng)電接入對系統(tǒng)可靠性的影響，應(yīng)采取如下控制措施。

第一，由于風(fēng)電具有不可控因素的存在，同時無為縣晚間負荷相對偏小，在電網(wǎng)設(shè)備檢修或極端天氣條件下，受輸變電設(shè)備限額要求，風(fēng)電可能會面臨棄風(fēng)困難，這就要求無為縣電網(wǎng)運行方式應(yīng)具有足夠的靈活性。電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)合理配置風(fēng)電并網(wǎng)母線的出線，確保通過合理安排電網(wǎng)運行方式來應(yīng)對設(shè)備檢修或電網(wǎng)異常條件下的風(fēng)電消納需求。

第二，加強調(diào)度精細化管理。在做好風(fēng)電功率預(yù)測的基礎(chǔ)上，合理安排輸變電設(shè)備檢修計劃。對于影響風(fēng)電上網(wǎng)的輸變電設(shè)備計劃檢修作業(yè)，盡可能安排在風(fēng)電出力較小的季節(jié)，從而降低主變和線路檢修對風(fēng)電接納的影響。

第三，針對地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)無法得到改善的現(xiàn)狀，建議一方面研究智能穩(wěn)控系統(tǒng)來提高地區(qū)電網(wǎng)的風(fēng)電接納能力；另一方面研究棄風(fēng)再利用的電價鼓勵政策，以優(yōu)惠的電價鼓勵用戶在棄風(fēng)時段啟用負荷，提高各種特殊條件下風(fēng)電的消納能力。

隨著風(fēng)電裝機容量占無為縣電網(wǎng)最大負荷比重的不斷加大，風(fēng)電場接入對地區(qū)電網(wǎng)安全可靠運行的影響日益顯著。相關(guān)部門應(yīng)加強電網(wǎng)規(guī)劃及調(diào)度管理措施，聯(lián)合政府積極制定政策促進風(fēng)電全額消納，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和清潔能源健康發(fā)展。

參考文獻：

劉智超.風(fēng)電接入對電網(wǎng)的影響及對策[J].農(nóng)村電氣化，2015，335（4）：54-55.

作者簡介：黃進（1987— ），男，碩士，工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運行工作。