崔力云，華榮芹，關(guān)文婷

（中國能源建設(shè)集團新疆電力設(shè)計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

新能源發(fā)電技術(shù)

新疆塔城風電送出方案研究

崔力云，華榮芹，關(guān)文婷

（中國能源建設(shè)集團新疆電力設(shè)計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

針對塔城地區(qū)棄風問題，根據(jù)地區(qū)負荷發(fā)展及塔城風電規(guī)劃并結(jié)合塔城地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架情況，以緩解棄風、提高輸送能力為目標，采用電力系統(tǒng)綜合分析程序（power system analysis software package,PSASP）對老風口風區(qū)風電消納情況進行計算并分析，提出風電消納方案。應用結(jié)果表明：所提方案有效解決了老風口風區(qū)的風電消納問題，同時為塔城電網(wǎng)末端提供了電源支撐，電能質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)定。

負荷；新能源；送出方案；風電消納

塔城電網(wǎng)為阿勒泰電網(wǎng)與新疆主網(wǎng)聯(lián)系的重要樞紐。塔城地區(qū)主要電源為風電和火電，近期由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)受限，風電送出、消納［1-5］和運行［6-8］面臨一系列問題。加之遠期電網(wǎng)負荷、電量增長放緩，電源與電網(wǎng)負荷、電量發(fā)展不協(xié)調(diào)的問題更加突出。因此如何保證遠期規(guī)劃風電項目的送出，解決棄風問題，是新能源發(fā)展面臨的重要難題。

本文基于電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀、地區(qū)負荷及電力平衡情況，針對塔城電網(wǎng)電源規(guī)劃，提出塔城風電送出方案，并對送出方案進行網(wǎng)架校驗，分析塔城電網(wǎng)消納情況并對電能質(zhì)量進行分析。

1 塔城電網(wǎng)發(fā)展情況及影響送出方案的主要因素

1.1塔城電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

塔城電網(wǎng)2015年已形成以塔額盆地為核心，東到克拉瑪依，西至塔城巴克圖口岸，北到和豐縣境內(nèi)，南至托里縣境內(nèi)，以220 kV、110 kV、35 kV電壓等級為主體的輸電網(wǎng)絡。塔城電網(wǎng)2015年全網(wǎng)裝機容量1 288.205MW，同比增長5.70%。其中火電裝機600MW；風電裝機594MW；水電裝機14.205 MW，光伏裝機80 MW。2015年塔城220 kV電網(wǎng)現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 2015年塔城電網(wǎng)接線

由圖1可以看出，塔城電網(wǎng)主要依托鐵廠溝變電站-克拉瑪依變電站、鐵廠溝變電站-百口泉變電站及和豐變電站-百口泉變電站的線路與新疆主網(wǎng)聯(lián)系。

1.2塔城地區(qū)風電開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

塔城地區(qū)風電主要集中在瑪依塔斯風區(qū)及老風口風區(qū)，下面主要介紹兩個風區(qū)風電規(guī)劃情況。

1.2.1 塔城瑪依塔斯風區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

考慮瑪依塔斯風區(qū)風電主要依靠安泰匯集站送出，目前安泰變電站已經(jīng)建成，主變壓器容量為（2×180）MVA，計劃于“十三五”期間建成3號主變壓器，容量為240MVA。

圖2瑪依塔斯風區(qū)規(guī)劃

如圖2所示，瑪依塔斯風區(qū)目前裝機容量為495MW（中廣核一、二期、中電投一期、二期、中電投二場、天潤一、二期以及國電一、二期），已核準風電項目99MW（天潤三期、國電三期），規(guī)劃風電項目148.5MW（國電四期、中電投三期、中廣核三期），遠期總?cè)萘窟_到742.5 MW。其中有148.5 MW風電項目通過110 kV升壓站接入塔城電網(wǎng)，其余裝機容量均接入安泰匯集站（594MW），根據(jù)安泰變電站主變壓器規(guī)劃情況，安泰變電站可以滿足遠期瑪依塔斯風區(qū)風電送出需要。

1.2.2塔城老風口風區(qū)開發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

如圖3所示，老風口風區(qū)目前風電裝機容量為99MW（其中新能老風口一期項目新建1座110 kV升壓站，升壓站以1回110 kV線路開口裕民變電站-冬古列克變電站的110 kV線路接入電網(wǎng)；龍源老風口一期項目新建1座110 kV升壓站，升壓站以1回110 kV線路接入冬古列克變電站）。

圖3老風口風區(qū)風電規(guī)劃

根據(jù)圖3所示，已投運風電項目99MW（新能發(fā)展老風口一期、龍源一期），近期規(guī)劃及取得自治區(qū)發(fā)改委核準項目99MW（龍源二期、大唐老風口一期），預計老風口區(qū)域規(guī)劃開發(fā)風電總?cè)萘繉⑦_到500MW?？紤]老風口風區(qū)目前僅有1座冬古列克110 kV變電站，不能滿足遠期規(guī)劃風電項目的接入，且受110 kV電網(wǎng)送出線路輸送容量的限制，因此，為滿足老風口風區(qū)規(guī)劃風電項目的送出，本期需新建1座220 kV老風口匯集站，主變?nèi)萘堪凑眨?×180）MVA規(guī)劃，滿足規(guī)劃的500MW風電項目接入需求。

1.3塔城電網(wǎng)負荷發(fā)展

根據(jù)塔城電網(wǎng)2015年實際最大負荷數(shù)據(jù)，參照地區(qū)電力規(guī)劃的負荷預測結(jié)果［9-10］，“十三五”期間負荷年均增長率按照13.7%考慮，對塔城電網(wǎng)做出負荷預測，其結(jié)果見表1。

表1 塔城電網(wǎng)負荷預測

到“十三五”末期塔城電網(wǎng)最大負荷為1.2GW。

1.4塔城地區(qū)電力平衡

影響塔城風電送出以及電源消納的主要因素為電源規(guī)劃及負荷發(fā)展。考慮電源實際出力情況并結(jié)合上述2種因素，預測“十三五”期間塔城地區(qū)電力盈虧結(jié)果如表2所示。

表2塔城電網(wǎng)電力盈虧

根據(jù)電力平衡結(jié)果來看，塔城電網(wǎng)一直屬于送端電網(wǎng)，到“十三五”末期，塔城電網(wǎng)最大電力盈余為1 670MW，主要是由于后期大規(guī)模新能源項目的陸續(xù)投產(chǎn)，加上塔城電網(wǎng)冬季負荷小，風電大發(fā)，因此塔城電網(wǎng)最大電力盈余出現(xiàn)在冬季。

2 塔城老風口風區(qū)送出方案提出依據(jù)及目標

為提高塔城老風口風區(qū)送出能力，本文送出方案的提出主要依據(jù)以下原則：

（1）老風口風區(qū)接入后提高風電的送出能力，緩解棄風現(xiàn)象。

（2）根據(jù)本文中提出的老風口風區(qū)風電規(guī)劃規(guī)模，本期以220 kV電壓等級接入，提高輸送能力［11］。

（3）老風口風區(qū)風電接入后電壓應滿足其并網(wǎng)點的電壓在其額定電壓的-10%～10%的要求。

（4）風電接入電網(wǎng)后需滿足國家公用電網(wǎng)諧波標準。

3 塔城老風口風區(qū)風電送出方案

3.1塔城老風口風區(qū)送出方案設(shè)想

結(jié)合塔城電網(wǎng)近、遠期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，根據(jù)塔城老風口風區(qū)風電項目規(guī)劃，以220 kV額敏變電站、擬建的220 kV塔城變電站以及220 kV鐵廠溝變電站為接入點，提出風電送出方案［12］。

3.1.1 方案1（推薦方案）

新建老風口匯集站-220 kV額敏變電站的單回220 kV線路，導線截面采用LGJ-2×400導線，單回線長約65 km。

圖4方案1接線

3.1.2 方案2

新建老風口匯集站-220 kV塔城變電站的單回220 kV線路，導線截面采用LGJ-2×400導線，單回線長約90 km。

圖5方案2接線

3.1.3 方案3

新建老風口匯集站-220 kV鐵廠溝變電站的單回220 kV線路，導線截面采用LGJ-2×400導線，單回線長約75 km。

圖6方案3接線

3.2送出方案對比分析

3.2.1 電網(wǎng)潮流方面

計算條件：①基于塔城電網(wǎng)冬大情況下潮流分布（風電出力按照60%考慮，扣除目前經(jīng)110 kV電壓等級接入的風電項目）；②基于準北750 kV變電站投運后形成的網(wǎng)架；③電科院《電力系統(tǒng)分析綜合程序》6.28版。

根據(jù)電網(wǎng)潮流分析可得，3個方案潮流均分布合理，無過載線路。

方案1（見圖7）與方案2（見圖8）均可實現(xiàn)大部分風電在額敏變電站與塔城變電站的消納，盈余電力均通過額敏變電站-安泰變電站斷面?zhèn)人屯陆骶W(wǎng)。方案3（見圖9）由于鐵廠溝變電站負荷較小，同時鐵廠溝變電站中壓側(cè)接有部分電源，因此老風口風區(qū)風電接入后無法實現(xiàn)大部分風電的就地消納，盈余電力均通過塔城電網(wǎng)送出。方案3形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對塔城西部末端電網(wǎng)沒有起到電源支撐作用，造成塔城變電站電壓偏低。

圖7方案1潮流分布

圖8方案2潮流分布

圖9方案3潮流分布

3.2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面

3個方案均以輻射方式接入電網(wǎng)，方案1和方案3均接入塔城電網(wǎng)中間變電站，方案2接入末端塔城變電站，形成單回路串供模式，串供距離預計達到170 km，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不及方案2和方案3。

3.2.3經(jīng)濟方面

方案1：需新建65 km線路同時需擴建1個220 kV間隔，預計投資5 175萬元。

方案2：需新建90 km線路同時需擴建1個220 kV間隔，預計投資7 050萬元。

方案3：需新建75 km線路同時需擴建1個220 kV間隔，預計投資5 925萬元。

從經(jīng)濟方面來看，方案一投資最省，較方案二和方案三省出1 875萬元和750萬元。

3.2.4 最終推薦方案

結(jié)合潮流及經(jīng)濟方面分析，方案3由于消納情況不佳（比方案1少60MW）且對塔城末端電網(wǎng)沒有起到電源支撐作用（末端塔城變電站電壓為230 kV,額敏變電站電壓為232 kV），本期不予考慮。

方案1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)呈輻射式網(wǎng)架，比方案2的串接供電網(wǎng)架（串供距離長約170 km）減少了網(wǎng)損，且方案1的投資比方案2少。因此本期推薦方案1。即新建老風口匯集站-220 kV額敏變電站的單回220 kV線路，導線截面采用LGJ-2×400導線，單回線長約65 km。

3.3推薦方案電能質(zhì)量分析

風電接入電網(wǎng)后對電能質(zhì)量［13-15］的影響主要體現(xiàn)在電壓和諧波2方面，根據(jù)潮流計算結(jié)果，推薦方案1接入電網(wǎng)后周邊主要母線電壓的偏差影響均在其額定電壓的-10%～10%的范圍內(nèi)。

根據(jù)文獻［14］的要求，老風口風區(qū)風電向塔城電網(wǎng)注入的諧波電流如表3所示。

表3諧波電流對比

4 效果評價

（1）本期老風口風區(qū)風電項目通過220 kV電壓等級接入額敏變電站后，可以實現(xiàn)老風口風區(qū)的送出，同時在額敏變電站及塔城變電站分別消納120 MW風電，因此較110 kV電壓等級接入來講提高了輸送能力。

（2）截止到2015年10月塔城地區(qū)風電棄風率為39.8%，預計“十三五”末期在電網(wǎng)大負荷情況下老風口風區(qū)風電在額敏變電站及塔城變電站就地消納后盈余電力可通過額敏變電站-安泰變電站斷面送出，最大棄風率降低至22.31%。

（3）本期老風口風區(qū)送出方案接入電網(wǎng)后，電能質(zhì)量均滿足國家標準，電壓偏差在-10%～10%的范圍內(nèi)，諧波電流滿足電網(wǎng)諧波電流允許值的規(guī)定。

5 結(jié)論

（1）合理規(guī)劃電源送出，是有效解決風電送出，緩解棄風現(xiàn)象的重要途徑。

（2）本期風電項目送出方案的提出，對末端電網(wǎng)提供了可靠的電源支撐，改善了末端電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，減少調(diào)度運行難度。

（3）本期風電通過220 kV的送出，為風電項目提供接入點，同時解決了110 kV電網(wǎng)輸送能力不足的問題。

［1］ 王藝博，蔡國偉，鄭存龍等.考慮合理棄風的風電消納方法研究[J].電測與儀表，2016，53（11）：45-50.

［2］ 崔慧軍，賈文昭，楊彬.風電消納能力相關(guān)因素與機理分析[J].華北電力技術(shù)，2015（2）：34-39.

［3］ 趙雷雷，郝文波.區(qū)域電網(wǎng)對風電消納適應性評價研究[J].黑龍江電力，2015，37（2）：123-125.

［4］ 李鵬波，羅榮鈞，牟春曉等.基于機組組合的風電消納能力研究[J].電工電能新技術(shù)，2015，34（8）：25-30.

［5］ 牛東曉，李建鋒，魏林君等.跨區(qū)電網(wǎng)中風電消納影響因素分析及綜合評估方法研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（2）：1087-1093.

［6］ 王秀麗，李駿，黃鑌等.促進風電消納的區(qū)省兩級電力系統(tǒng)調(diào)度模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（7）：1833-1838.

［7］ 朱濤.常規(guī)機組協(xié)同風電消納的有功調(diào)度研究[J].云南電力技術(shù)，2016，44（1）：22-25.

［8］ 辛曉剛，王彪，李昕等.考慮風電消納能力的含風電場電力系統(tǒng)多目標優(yōu)化調(diào)度研究[J].可再生能源，2016，34（1）：49-55.

［9］ 康重慶，夏清，劉梅.電力系統(tǒng)負荷預測[M].北京：中國電力出版社，2007.

［10］紀雯.電力系統(tǒng)設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，1995.

［11］Q/GDW 392—2009，風電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定［S］.

［12］譚永才.電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2012.

［13］馬振.電能質(zhì)量若干新問題的成因及影響分析[J].河北電力技術(shù)，2015，34（4）：22-25.

［14］GB/T 14549—1993，電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波［S］.

［15］GB/T 12325—2008，電能質(zhì)量供電電壓偏差［S］.

Research on thew ind power transm ission scheme in Tacheng,Xinjiang

CUILiyun,HUA Rongqin,GUANWenting
(China Energy Engineering Group Xinjiang Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,UrumqiXinjiang 830000,China)

Aiming at the problem of abandoning wind power in Tacheng area,according to the regional load development and Tacheng wind power planning and combining with the condition of power grid network frame in Tacheng area,with lessening thewind power abandoned and improving the transmission capacity as the goals,using power system analysis software package(PSASP) calculates and analyzes the wind power consumption and use of Laofengkou zone.puts forward the wind consumption and use schemes.The application resultshows that this scheme effectively solve the problem of wind power consumption and use in Laofengkou zone,and provide power support for the terminalof Tacheng power grid at the same time,and the power quality satisfie the relevantprovisions.

load;new energy;transmission scheme;consumption and use

TM715

A

1672-3643（2017）02-0028-06

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006

2017-01-06

崔力云（1969），男，工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃工作。

有效訪問地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006