海上風電出力特性及其消納問題研究

楊浩

摘? ?要：海上風電主要的特征就是具有豐富的資源、不用消耗水資源、不占用土地資源、能夠最大限度地開發利用等。很多國家或地區已經向海上轉移，發展風電開發項目，所以發展海上風電是具有較大前景的。為確保海上發電作業的有效性，應該對此能源發電實際狀態進行全面的研究分析，及時發現海上風電場工作的不足與問題，并采取科學的策略進行改正。文章主要探討了海上風電的出力特性和消納問題。

關鍵詞：海上風電;出力特性;消納問題;解決策略

我國風電的發電量已經超出核電，是第三大電源，在未來較長的一段時間內，風電會是調整能源結構的關鍵性保障。盡管我國現下的陸上風電開發在相對成熟的階段，但是對于海上風電的開發依然具有非常廣闊的空間。所以，文章提出了當前海上風電的出力特征以及消納問題，并且提出科學的解決方案，旨在為推動國內海上風電更好發展提供有價值的借鑒。

1? ? 海上風電出力特性分析

目前海上風電項目的發展在初期階段，很多因素可以對項目工程的順利開展構成影響，例如海上風力監測工作不到位、缺少有用數據、缺乏全面的出力歷史數據等。由于各種原因對有效建設海上風電項目構成阻礙，應該采取研究框架，聯系有關的數據信息分析出力特性。在分析此框架研究、風力出力問題的過程中，應該對實際數據、數據模擬進行綜合探討，得到全面的風力出力參數，研究者再根據測風數據模擬出力的具體情況，最終獲取出力特性。

其中的一個特性是波動性，因為風能具有隨機性特征，所以能夠讓風電出力產生波動性。不同的氣候條件，對海上風速、陸上風速會形成明顯的差異。受海上風能分散性的影響，海上風力分布廣泛，同時具有較低的功率密度，能夠掌握海上風電出力過程中的波動幅度較大，未見典型變化規律，同時出力波動范圍是0%～100%，海上風電會出現持續性的大出力以及小出力現象。另外一個特性就是隨機性，其出現可以是間歇性的。如果研究一個風電場每天的發電量，計算出連續數天的均值，那么可以獲得一樣的結果。但是計算每天不同時段的平均發電量，會產生明顯不同的結果。

2? ? 風電消納特點及消納問題探究

我國對于海上風電的研究雖然已經獲得了較好的成績，但是在消納處理方面依然存在較多問題，阻礙風電并網以及能源有效存儲、傳輸等。海上風電消納特點通常表現在海上風電場以裝機容量作為標準進行判斷和處理問題。在冬季，對于海上風電場消納問題的處理具有較大困難，夏季相對容易些。

通常，觀測海上風速能夠了解海上風電是否平穩，但是陸地具有較大的風速，會相應地削弱風電平穩度。海上風電的特性是具有較小的自相關函數衰減系數和出力波動性，同時多分布在海岸附近，海上風電接入時，通常不會嚴重危及系統調頻。開發的海上風電項目不同，應該分區域落實，這會降低風電消納困難。在規劃建設海上風電場的過程中，風電場通常按照建設所在地的海岸線分布情況進行，在實際的工作環節，海上風電場可以參考附近修建的陸上風電場，以就近原則接入處理，不用建設太多輸電通路，依據風電接入，會明顯降低消納難度。

另外，風電場出力特性密切關聯海上風速。風電場的分布位置、附近的海洋性氣候，可以對風速產生決定性的影響，因此在海上風電場的建設中，風速屬于應該研究的關鍵性內容，但是當下海上風速測試資料并不多。所以，海上風電場應該對海上風速加大測量力度，才能及時掌握風電場工作環節產生的不良問題，如圖1所示。

縱觀當前海上風電消納問題，總結為以下幾方面的內容。首先，海上風電發展缺乏健全、完善的機制。主要表現為目前所運用的風電場建設管理制度還是之前的制度，存在滯后性，已經不能順應時代發展的需求，多數內容脫離了當下的發電管理工作，尤其是跨省風電、跨區消納的問題較多。其次，消納市場開發緩慢，通常集中于華北、東北、沿海地區和西北，風電并網相對頻繁，會提升電網調頻以及調峰壓力。而且部分風電場所在的區域具有較小的電力需求，特別是海上風電場，跟負荷中心距離較遠，具有非常有限的消納市場。再次，控制風電波動性的效果差。當前主要是運用電能存儲設備控制波動性，但是并未滿足存儲要求的設備數量以及靈活電源占比少，所以往往達不到控制的成效。最后，預測技術的先進性不夠。海上的風力變化存在規律性，達到某個時期的風力強度時，能夠經概率計算的方法預測風電出力，進而減少風力發電的不確定性，減少電網所面臨的不確定因素。但國內研究風電預測的技術還有待提升，缺乏先進的預測技術，所以不能良好地預測風力強度。

3? ? 有效處理海上風電消納問題的策略

3.1? 完善制度

國家相關部門應該建立完善的制度，及時優化基于消納問題的消納法律規范，加入有效的風電消納措施、消納要求以及標準，實現不同區域之間的海上風電場跨省份和跨區域消納。對于達到統籌規劃風電基地的消納市場，定比、定量消納風電的目標。

3.2? 增強海上風電發電能力

部分海上風電場落實發電工作時，一般是采取集中式的發電舉措，會出現提升并網工作難度、嚴重損耗電能的現象。所以應該讓海上風電項目建設人員不斷學習、掌握新型發電模式，將工作質量水平有效提升。采取新模式期間，海上風電建設有關單位應該對相應項目范圍進行詳細的調查，再修建工業園區，將風電消納市場有效擴大，完成風電消納工作任務。

3.3? 研究先進的風電預測技術

我國在研究海上風電核心技術上同發達國家相比具有一定的差距，海上風電消納研究人員應該積極學習國外先進的現代化風電預測技術，了解我國此項技術研發期間的不足，總結經驗，適當增加研發資金，運用更多的力量研發風電預測技術，形成預測模型，聯系測試所得的風力數據，于模型中對風電工作進行預測。

3.4? 加強海上風電場運行的安全管理

當前海上風電場運營過程中具有較多消納問題，影響風電場的安全生產、社會效益以及經濟效益。所以，必須要加強安全管理工作。海上風電場應該建立專業的安全運營管理部門，管理上要以安全生產和預防為主。工作人員需要增強管理能力，擁有較強的安全生產風險排除能力，可以及時處理安全問題，確保電力生產以及傳輸順利進行，減少事故問題。

4? ? 結語

海上風電可以將電能資源的生產質量和效率有效提升，在項目建設的過程中，應該對風電出力的特性進行良好的把握，保證能夠順利地建設項目。另外，應該重點掌握項目開發利用時產生的一些消納問題，分析導致的原因，有針對性地提出解決方案并進行實踐，保證海上風電項目投入應用后獲得最佳成效，及時將成本收回，促進經濟效益最大化的發揮。

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