大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題及措施

朱黎

【摘 要】大規(guī)模風(fēng)電的開發(fā)利用是我國(guó)在新時(shí)期做出的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略選擇。針對(duì)目前我國(guó)大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問(wèn)題，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)展開論述。指出我國(guó)風(fēng)電大規(guī)模、集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離、高電壓輸送的獨(dú)有特點(diǎn)，以及由此帶來(lái)的系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)、低電壓穿越等運(yùn)行控制問(wèn)題。在政策法規(guī)、并網(wǎng)導(dǎo)則和檢測(cè)認(rèn)證等方面與國(guó)外進(jìn)行比較，指出了存在的問(wèn)題。最后提出了大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)措施。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電；電網(wǎng)；法規(guī)；政策；標(biāo)準(zhǔn)；措施

我國(guó)風(fēng)能資源豐富，據(jù)最新風(fēng)能資源普查成果初步統(tǒng)計(jì)，我國(guó)陸上和近海區(qū)域10m高度可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約為10億千瓦[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)《可再生能源法》的實(shí)施以及一系列促進(jìn)可再生能源發(fā)展政策的頒布，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，在國(guó)家“建設(shè)大基地、融入大電網(wǎng)”的風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)下，風(fēng)電場(chǎng)呈現(xiàn)出規(guī)模化發(fā)展的趨勢(shì)，單一風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量由幾萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)到幾十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)千瓦[2]。風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。本文針對(duì)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題，借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，論述了風(fēng)電接入電網(wǎng)的運(yùn)行控制方面存在的問(wèn)題，最后提出了相關(guān)措施。

一、風(fēng)電接入電網(wǎng)的有關(guān)問(wèn)題分析

（一）系統(tǒng)調(diào)頻

電力系統(tǒng)是個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，發(fā)電、輸電、用電必須時(shí)刻保持平衡。常規(guī)電源功率可調(diào)、可控，用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度已經(jīng)很高，在沒(méi)有風(fēng)電的情況下電網(wǎng)頻率完全可控。風(fēng)電功率具有波動(dòng)性和間歇性，并且很難精確預(yù)測(cè)，這給電網(wǎng)調(diào)頻帶來(lái)一定影響[3]。風(fēng)電機(jī)組輸出的有功功率主要隨風(fēng)能變化而調(diào)整，一般情況下風(fēng)電機(jī)組不參與系統(tǒng)調(diào)頻。德國(guó)只要求風(fēng)電機(jī)組在高頻時(shí)候可減出力（即采用放棄部分風(fēng)能的做法）；英國(guó)要求參與調(diào)頻，但一般不用；丹麥要求在大規(guī)模、集中接入、遠(yuǎn)距離輸送的大型風(fēng)電場(chǎng)留有一定的調(diào)節(jié)裕度（即采用棄風(fēng)方式保留一定的調(diào)整容量），不僅參與調(diào)頻，還參與調(diào)峰。我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有對(duì)于風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻提出要求，現(xiàn)有運(yùn)行風(fēng)電機(jī)組均不參與系統(tǒng)頻率調(diào)整。

（二）系統(tǒng)調(diào)峰

由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性、反調(diào)節(jié)性及波動(dòng)大的特點(diǎn)，所以在對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰的影響主要表現(xiàn)在：第一，大規(guī)模風(fēng)電接入導(dǎo)致電網(wǎng)等效負(fù)荷峰谷差變大，客觀上需要增大調(diào)峰容量；第二，風(fēng)電的反調(diào)節(jié)特性進(jìn)一步加大了對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰容量的需求。調(diào)峰問(wèn)題是制約我國(guó)風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的主要矛盾之一[4]。如目前我國(guó)風(fēng)電所占比例最高的吉林電網(wǎng)，調(diào)峰問(wèn)題突出。吉林省調(diào)直調(diào)的供熱機(jī)組占直調(diào)容量的90%，風(fēng)電裝機(jī)占7.8%。在冬季夜間的低負(fù)荷、大風(fēng)時(shí)段，風(fēng)電出力大，電網(wǎng)調(diào)峰困難，被迫限制風(fēng)電出力。

（三）風(fēng)電功率預(yù)測(cè)

風(fēng)電功率預(yù)測(cè)根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，采用物理方法或統(tǒng)計(jì)方法生成預(yù)測(cè)模型和預(yù)測(cè)核心程序，然后進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)電功率預(yù)測(cè)手段還不太成熟，預(yù)測(cè)精度與電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)相比還有較大差距。國(guó)外對(duì)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的研究已經(jīng)有20多年的歷史，并已在電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場(chǎng)中普遍應(yīng)用。我國(guó)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)工作剛剛起步。中國(guó)電力科學(xué)研究院和吉林省電力公司已經(jīng)合作開發(fā)了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，并在吉林省電力調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。預(yù)測(cè)精度的進(jìn)一步提高和系統(tǒng)完善還需要做大量的工作。

（四）低電壓穿越

低電壓穿越能力是指在電網(wǎng)運(yùn)行中，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)或遠(yuǎn)端（近端）故障時(shí)，可引起局部電壓的瞬間跌落，期間電源維持并網(wǎng)運(yùn)行的能力。在這種情況下，常規(guī)機(jī)組（火、水、氣、核）均可通過(guò)快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)，提供電壓支撐，保持在系統(tǒng)低電壓期間機(jī)組的可靠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行而不脫網(wǎng)（一般為故障重合閘時(shí)間），低電壓穿越能力強(qiáng)。風(fēng)電機(jī)組也應(yīng)具有低電壓穿越能力，以防止在系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)或故障情況下脫網(wǎng)停機(jī)，對(duì)電網(wǎng)造成更大沖擊。我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組，由于未配備快速無(wú)功補(bǔ)償裝置或相應(yīng)控制系統(tǒng)（我國(guó)沒(méi)有這方面的要求），均不具備低電壓穿越能力。

二、風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)措施

（一）在電網(wǎng)建設(shè)和規(guī)劃方面

第一，積極推進(jìn)“一特四大”戰(zhàn)略的實(shí)施，建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，為接納可再生能源搭建更堅(jiān)實(shí)、更廣闊的平臺(tái)。

第二，促進(jìn)全國(guó)風(fēng)電整體布局規(guī)劃盡快出臺(tái)，指導(dǎo)各地區(qū)風(fēng)電規(guī)劃和項(xiàng)目前期工作；爭(zhēng)取將風(fēng)電規(guī)劃納入電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，在國(guó)家層面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電與電網(wǎng)及其他電源的統(tǒng)籌規(guī)劃。

第三，結(jié)合全國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，開展大型風(fēng)電基地接入系統(tǒng)和電網(wǎng)消納能力專題研究，合理安排風(fēng)電建設(shè)時(shí)序。

第四，結(jié)合統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，進(jìn)一步加強(qiáng)全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)和風(fēng)資源豐富地區(qū)的特高壓電網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，使風(fēng)電等新能源送得出、落得下、用得上。

第五，統(tǒng)籌考慮大規(guī)模風(fēng)電與配套水、火電電源的建設(shè)，打捆外送，提高輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定水平。

第六，同步建設(shè)一定容量的調(diào)峰調(diào)頻電源，解決風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展帶來(lái)的調(diào)峰調(diào)頻問(wèn)題，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）在政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面

第一，積極主動(dòng)配合國(guó)家有關(guān)部門做好風(fēng)電接入電網(wǎng)相關(guān)戰(zhàn)略、政策及規(guī)劃問(wèn)題的研究工作。

第二，積極開展與風(fēng)電發(fā)展相關(guān)的系統(tǒng)接納能力、電價(jià)機(jī)制等重大問(wèn)題研究，為我國(guó)風(fēng)電政策體系的完善提供堅(jiān)強(qiáng)決策支撐。

第三，促進(jìn)國(guó)家盡快制訂、修訂國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格風(fēng)電技術(shù)要求，明確并強(qiáng)制執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)性能要求。

第四，促進(jìn)建立我國(guó)強(qiáng)制性的風(fēng)電并網(wǎng)認(rèn)證和檢測(cè)制度，完善并網(wǎng)檢測(cè)認(rèn)證體系，對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組實(shí)行強(qiáng)制檢測(cè)認(rèn)證，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）在電網(wǎng)運(yùn)行控制方面

第一，加強(qiáng)風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的運(yùn)行控制技術(shù)研究，制定調(diào)度管理規(guī)程、規(guī)定，規(guī)范調(diào)度運(yùn)行、計(jì)劃管理、檢修安排和事故處理。

第二，加快風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)模型的研究工作，深化大規(guī)模風(fēng)電接入后的電網(wǎng)穩(wěn)定分析與運(yùn)行控制研究。

第三，加強(qiáng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)研究，總結(jié)積累實(shí)際預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)測(cè)精度，加快風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

第四，依法加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)，提高風(fēng)電場(chǎng)和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

（四）在技術(shù)支撐和人才保障方面

第一，加快建設(shè)國(guó)家風(fēng)電并網(wǎng)研究檢測(cè)中心，盡快完成風(fēng)電試驗(yàn)基地的建設(shè)，全面開展風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)檢測(cè)工作。以公司風(fēng)光儲(chǔ)示范項(xiàng)目為依托，整合公司研究資源，加快大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用。第二，加快人才培養(yǎng)，加強(qiáng)國(guó)際技術(shù)交流與合作，滿足風(fēng)電快速發(fā)展的需要。

三、結(jié)論

大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)給電網(wǎng)的運(yùn)行控制帶來(lái)越來(lái)越大的影響。在扶持風(fēng)電發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)影響的相關(guān)技術(shù)研究；建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)；建立或完善相關(guān)政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測(cè)認(rèn)證制度；建設(shè)高素質(zhì)的人才隊(duì)伍，保障風(fēng)電與電網(wǎng)的和諧發(fā)展和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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