李桂超

（廣東省風(fēng)力發(fā)電有限公司，廣東 廣州 510630）

1 海上風(fēng)電出力特性分析

目前，海山風(fēng)電項(xiàng)目正處于初步發(fā)展階段，有較多阻礙性因素制約該項(xiàng)目工程的正常、有序發(fā)展，基本表現(xiàn)為海上風(fēng)力監(jiān)測(cè)工作不到位、有用數(shù)據(jù)較少和出力歷史數(shù)據(jù)不足。因?yàn)橐蛩貒?yán)重阻礙了海上風(fēng)電項(xiàng)目的有效建設(shè)，所以需要應(yīng)用研究框架，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，研究出力特性。探究該框架研究風(fēng)力出力問(wèn)題時(shí)，需要綜合分析實(shí)際數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模擬兩方面的數(shù)據(jù)，以獲得風(fēng)力出力參數(shù)，研究人員再結(jié)合測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)模擬出力的具體情況得出出力特性。其一為波動(dòng)性，主要因?yàn)轱L(fēng)能的隨機(jī)性特征，在此種特性影響下，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電出力具備波動(dòng)性特性。海上風(fēng)速與陸上風(fēng)速在不同氣候條件的影響下有較大差異性。在海上風(fēng)能分散性的影響下，海上風(fēng)力分布范圍較廣，功率密度低?；谏鲜鰞?nèi)容，可以了解到海上風(fēng)電出力期間會(huì)有較大的波動(dòng)情況，無(wú)明顯的變化規(guī)律可循，且出力波動(dòng)通常在0%～100%，因此海上風(fēng)電會(huì)發(fā)生連續(xù)數(shù)日大出力、小出力情況[1]。其二為隨機(jī)性，此種特性可以間歇性出現(xiàn)。若對(duì)單獨(dú)研究一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，對(duì)每日發(fā)電量進(jìn)行連續(xù)數(shù)天的平均計(jì)算，最終可能會(huì)出現(xiàn)相同的結(jié)果，但是對(duì)每天不同時(shí)段平均發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果差異明顯。

2 海上風(fēng)電消納問(wèn)題分析

2.1 風(fēng)電消納特點(diǎn)與消納問(wèn)題

現(xiàn)階段，處理海上風(fēng)電消納問(wèn)題時(shí)多采用安裝布置電力儲(chǔ)能設(shè)備法，以此在控制出力波動(dòng)性的前提下，可以有效進(jìn)行消納。但是，我國(guó)在近幾年才開(kāi)始研究海上風(fēng)電，消納處理方面還存在一定問(wèn)題，這對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)、能源有效存儲(chǔ)與傳輸會(huì)產(chǎn)生不良影響。當(dāng)前海上風(fēng)電消納特點(diǎn)主要表現(xiàn)為海上風(fēng)電場(chǎng)以裝機(jī)容量為標(biāo)準(zhǔn)判斷、處理問(wèn)題。如果出力情況為標(biāo)準(zhǔn)值的85%左右，分析出力密度曲線可見(jiàn)其明顯升高，此為單一海上風(fēng)電場(chǎng)消納特點(diǎn)。觀察多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)出力隨總裝機(jī)容量變化的情況，可以了解到出力總裝機(jī)容量在35%～80%，呈現(xiàn)出反調(diào)峰情況，具有較高的出力概率且程度非常強(qiáng)烈。若在有較大差異的系統(tǒng)負(fù)荷峰谷處應(yīng)用海上風(fēng)電場(chǎng)，會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)峰難度，且潮流呈現(xiàn)多樣性。分析系統(tǒng)負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)其具有季節(jié)性特點(diǎn)，即冬低、夏高，這說(shuō)明冬季處理海上風(fēng)電場(chǎng)的消納問(wèn)題難度較大，夏季解決消納問(wèn)題較為容易。

常規(guī)情況下，觀測(cè)海上風(fēng)速可知海上風(fēng)電較為穩(wěn)定，而陸地的風(fēng)速較大，陸上風(fēng)電穩(wěn)定性非常差。與陸上風(fēng)電特性相比，海上風(fēng)電具有自相關(guān)函數(shù)衰減系數(shù)較小、出力波動(dòng)性相對(duì)較小、大多分布在海岸附近的特點(diǎn)，在海上風(fēng)電接入期間，一般不會(huì)對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻造成嚴(yán)重影響，且接入要求少、流程簡(jiǎn)單。不同海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需要分區(qū)域進(jìn)行，由此產(chǎn)生的風(fēng)電消納難度較小。海上風(fēng)電場(chǎng)有非常高的整體出力水平和能力，需要大力此種風(fēng)電場(chǎng)的施工建設(shè)和應(yīng)用力度[2]。分析海陸的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)情況可知，陸上風(fēng)電場(chǎng)多集中在一個(gè)區(qū)域，具有集中性特點(diǎn)。整體電網(wǎng)規(guī)劃工作涉及的內(nèi)容與環(huán)節(jié)較多，但在海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)期間，風(fēng)電場(chǎng)基本是根據(jù)建設(shè)所在地的海岸線分布情況分區(qū)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行。實(shí)際工作中，海上風(fēng)電場(chǎng)可參考附近修建的陸上風(fēng)電場(chǎng)，按照就近原則直接進(jìn)行接入處理，無(wú)需修建大量的輸電通路，直接按照風(fēng)電接入正常工作即可，消納難度將顯著的降。

此外，風(fēng)電場(chǎng)出力特性與海上風(fēng)速有著直接關(guān)系。因?yàn)轱L(fēng)速由風(fēng)電場(chǎng)的具體分布位置、附近的海洋性氣候決定，所以風(fēng)速是海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題，但目前海上風(fēng)速測(cè)試資料數(shù)量少、質(zhì)量一般。因此，要求海上風(fēng)電場(chǎng)繼續(xù)研究海上風(fēng)速，進(jìn)而科學(xué)、有效處理風(fēng)電場(chǎng)工作過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，保證基于風(fēng)電的電能生產(chǎn)工作高效進(jìn)行。本文系統(tǒng)總結(jié)、分析了當(dāng)前學(xué)界研究的海上風(fēng)電場(chǎng)消納特性，以期從不同角度得出的風(fēng)電消納特點(diǎn)，為后續(xù)解決風(fēng)電消納問(wèn)題提供參考。工作人員需要掌握上述內(nèi)容，以有效做解決風(fēng)電消納問(wèn)題。

分析當(dāng)前海上風(fēng)電消納問(wèn)題，主要包括三方面。第一，海上風(fēng)電發(fā)展機(jī)制不完善?，F(xiàn)階段，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)管理制度具有一定的滯后性，很多內(nèi)容與當(dāng)前的發(fā)電管理工作脫節(jié)，特別是跨省風(fēng)電和跨區(qū)消納有較多問(wèn)題，需要從制度層面改進(jìn)完善，進(jìn)而有效實(shí)施風(fēng)電消納工作[3]。第二，消納市場(chǎng)開(kāi)發(fā)緩慢。目前，開(kāi)展海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的地區(qū)多處于沿海、東中部地區(qū)，風(fēng)電并網(wǎng)較為頻繁，導(dǎo)致風(fēng)電出力較大、電網(wǎng)運(yùn)行壓力較大，在有限的消納市場(chǎng)中不能完全完成消納工作。第三，控制風(fēng)電波動(dòng)性的效果差。目前，用于波動(dòng)性控制的主要措施是采用電能存儲(chǔ)設(shè)備，但由于符合存儲(chǔ)要求的設(shè)備數(shù)量較少、靈活電源占比少，導(dǎo)致控制效果不理想。

2.2 解決問(wèn)題的對(duì)策

上述消納問(wèn)題對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)工作質(zhì)量、效率影響較大，需要按照以下方法進(jìn)行解決。

首先，國(guó)家相關(guān)清潔能源項(xiàng)目開(kāi)發(fā)管理部門(mén)需要研究常規(guī)使用的制度內(nèi)容，從消納問(wèn)題的基礎(chǔ)上完善、優(yōu)化相關(guān)消納法律規(guī)范，增加一些風(fēng)電消納有效措施、消納要求和標(biāo)準(zhǔn)，以便不同區(qū)域的海上風(fēng)電場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)跨省份、跨區(qū)域的消納[4]。

其次，增強(qiáng)海上風(fēng)電發(fā)電能力。由于當(dāng)前一些海上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展發(fā)電工作時(shí)多使用集中式的發(fā)電方式，導(dǎo)致并網(wǎng)工作難度升高且電能損耗嚴(yán)重，這需要海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)、研究新型發(fā)電模式，以提高工作質(zhì)量。在應(yīng)用新模式時(shí)，海上風(fēng)電建設(shè)的相關(guān)單位需要詳細(xì)調(diào)查該項(xiàng)目范圍，據(jù)此修建工業(yè)園區(qū)，在園區(qū)內(nèi)有效擴(kuò)大風(fēng)電消納市場(chǎng)，從而完成風(fēng)電消納的工作任務(wù)。

再次，研究先進(jìn)的風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)。由于我國(guó)研究海上風(fēng)電的時(shí)間較晚，在核心技術(shù)和應(yīng)用方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家之間有著較大差距。針對(duì)此種情況，海上風(fēng)電消納研究人員需積極學(xué)習(xí)、了解國(guó)外的現(xiàn)代化風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)，總結(jié)我國(guó)此項(xiàng)技術(shù)研發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題，積累研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，且研究部門(mén)需要投入大量的資金，綜合一切有利條件研發(fā)風(fēng)電預(yù)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，結(jié)合測(cè)試獲得的風(fēng)力數(shù)據(jù)，在模型中預(yù)測(cè)風(fēng)電工作情況。如此一來(lái)，在高精度預(yù)測(cè)情況下可以科學(xué)、合理控制風(fēng)電出力波動(dòng)性，避免由于出力波動(dòng)性控制不良造成風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行問(wèn)題[5]。

最后，加強(qiáng)海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的安全管理。當(dāng)前海上風(fēng)電場(chǎng)日常運(yùn)營(yíng)期間面臨著消納問(wèn)題，這對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益產(chǎn)生諸多不良影響，因此安全管理工作刻不容緩。海上風(fēng)電場(chǎng)需設(shè)置專門(mén)的安全運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)，依照安全生產(chǎn)、預(yù)防為主的管理原則，高質(zhì)量、高效率完成任務(wù)；工作人員需要具有較強(qiáng)的管理能力和安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)排除能力，在發(fā)生安全問(wèn)題時(shí)能夠快速解決問(wèn)題，保障電力生產(chǎn)、傳輸?shù)挠行?，降低各類事故的發(fā)生率。

3 結(jié) 論

海上風(fēng)電有助于生產(chǎn)高質(zhì)量、高效率的電能資源，在項(xiàng)目建設(shè)期間，需要把握好風(fēng)電出力特性，以此保證項(xiàng)目順利建設(shè)。另外，深入研究項(xiàng)目開(kāi)發(fā)利用時(shí)出現(xiàn)的消納問(wèn)題，找出產(chǎn)生消納問(wèn)題的原因，以此制訂有效的解決方案，確保海上風(fēng)電項(xiàng)目可以在投入應(yīng)用后取得理想效果，盡快回收成本，獲得較高的經(jīng)濟(jì)收益。