朱黎

【摘 要】大規(guī)模風(fēng)電的開發(fā)利用是我國在新時期做出的一項重要戰(zhàn)略選擇。針對目前我國大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問題，借鑒國外先進經(jīng)驗展開論述。指出我國風(fēng)電大規(guī)模、集中開發(fā)、遠距離、高電壓輸送的獨有特點，以及由此帶來的系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、風(fēng)電功率預(yù)測、低電壓穿越等運行控制問題。在政策法規(guī)、并網(wǎng)導(dǎo)則和檢測認證等方面與國外進行比較，指出了存在的問題。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；標準；措施

我國風(fēng)能資源豐富，據(jù)最新風(fēng)能資源普查成果初步統(tǒng)計，我國陸上和近海區(qū)域10m高度可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲量約為10億千瓦[1]。近年來，隨著我國《可再生能源法》的實施以及一系列促進可再生能源發(fā)展政策的頒布，我國風(fēng)電裝機容量快速增長。與此同時，在國家“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)電場呈現(xiàn)出規(guī)?；l(fā)展的趨勢，單一風(fēng)電場裝機容量由幾萬千瓦增長到幾十萬，甚至上百萬千瓦[2]。風(fēng)電對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來越來越大的挑戰(zhàn)。本文針對我國風(fēng)電發(fā)展的熱點問題，借鑒國外的先進經(jīng)驗，論述了風(fēng)電接入電網(wǎng)的運行控制方面存在的問題，最后提出了相關(guān)措施。

一、風(fēng)電接入電網(wǎng)的有關(guān)問題分析

（一）系統(tǒng)調(diào)頻

電力系統(tǒng)是個實時動態(tài)平衡系統(tǒng)，發(fā)電、輸電、用電必須時刻保持平衡。常規(guī)電源功率可調(diào)、可控，用電負荷的預(yù)測精度已經(jīng)很高，在沒有風(fēng)電的情況下電網(wǎng)頻率完全可控。風(fēng)電功率具有波動性和間歇性，并且很難精確預(yù)測，這給電網(wǎng)調(diào)頻帶來一定影響[3]。風(fēng)電機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)電機組不參與系統(tǒng)調(diào)頻。德國只要求風(fēng)電機組在高頻時候可減出力（即采用放棄部分風(fēng)能的做法）；英國要求參與調(diào)頻，但一般不用；丹麥要求在大規(guī)模、集中接入、遠距離輸送的大型風(fēng)電場留有一定的調(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。我國現(xiàn)行的標準沒有對于風(fēng)電機組參與系統(tǒng)調(diào)頻提出要求，現(xiàn)有運行風(fēng)電機組均不參與系統(tǒng)頻率調(diào)整。

（二）系統(tǒng)調(diào)峰

由于風(fēng)電具有隨機性、間歇性、反調(diào)節(jié)性及波動大的特點，所以在對系統(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)特性進一步加大了對系統(tǒng)調(diào)峰容量的需求。調(diào)峰問題是制約我國風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的主要矛盾之一[4]。如目前我國風(fēng)電所占比例最高的吉林電網(wǎng)，調(diào)峰問題突出。吉林省調(diào)直調(diào)的供熱機組占直調(diào)容量的90%，風(fēng)電裝機占7.8%。在冬季夜間的低負荷、大風(fēng)時段，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

風(fēng)電功率預(yù)測根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，采用物理方法或統(tǒng)計方法生成預(yù)測模型和預(yù)測核心程序，然后進行預(yù)測。目前國內(nèi)外風(fēng)電功率預(yù)測手段還不太成熟，預(yù)測精度與電網(wǎng)負荷預(yù)測相比還有較大差距。國外對風(fēng)電功率預(yù)測的研究已經(jīng)有20多年的歷史，并已在電網(wǎng)調(diào)度中心和風(fēng)電場中普遍應(yīng)用。我國風(fēng)電功率預(yù)測工作剛剛起步。中國電力科學(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)測系統(tǒng)，并在吉林省電力調(diào)度中心實現(xiàn)了工程應(yīng)用。預(yù)測精度的進一步提高和系統(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)運行中，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動或遠端（近端）故障時，可引起局部電壓的瞬間跌落，期間電源維持并網(wǎng)運行的能力。在這種情況下，常規(guī)機組（火、水、氣、核）均可通過快速勵磁調(diào)節(jié)，提供電壓支撐，保持在系統(tǒng)低電壓期間機組的可靠聯(lián)網(wǎng)運行而不脫網(wǎng)（一般為故障重合閘時間），低電壓穿越能力強。風(fēng)電機組也應(yīng)具有低電壓穿越能力，以防止在系統(tǒng)出現(xiàn)擾動或故障情況下脫網(wǎng)停機，對電網(wǎng)造成更大沖擊。我國并網(wǎng)風(fēng)電機組，由于未配備快速無功補償裝置或相應(yīng)控制系統(tǒng)（我國沒有這方面的要求），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“一特四大”戰(zhàn)略的實施，建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)，為接納可再生能源搭建更堅實、更廣闊的平臺。

第二，促進全國風(fēng)電整體布局規(guī)劃盡快出臺，指導(dǎo)各地區(qū)風(fēng)電規(guī)劃和項目前期工作；爭取將風(fēng)電規(guī)劃納入電力工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，在國家層面實現(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)時序。

第四，結(jié)合統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，進一步加強全國電網(wǎng)互聯(lián)和風(fēng)資源豐富地區(qū)的特高壓電網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)全國范圍內(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)展帶來的調(diào)峰調(diào)頻問題，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

（二）在政策和技術(shù)標準方面

第一，積極主動配合國家有關(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、電價機制等重大問題研究，為我國風(fēng)電政策體系的完善提供堅強決策支撐。

第三，促進國家盡快制訂、修訂國家相關(guān)標準，嚴格風(fēng)電技術(shù)要求，明確并強制執(zhí)行風(fēng)電機組和風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)性能要求。

第四，促進建立我國強制性的風(fēng)電并網(wǎng)認證和檢測制度，完善并網(wǎng)檢測認證體系，對并網(wǎng)風(fēng)電機組實行強制檢測認證，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

（三）在電網(wǎng)運行控制方面

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

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

第三，加強風(fēng)電功率預(yù)測方法和系統(tǒng)研究，總結(jié)積累實際預(yù)測經(jīng)驗，提高預(yù)測精度，加快風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

第四，依法加強風(fēng)電場的并網(wǎng)安全性評價，提高風(fēng)電場和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。

（四）在技術(shù)支撐和人才保障方面

第一，加快建設(shè)國家風(fēng)電并網(wǎng)研究檢測中心，盡快完成風(fēng)電試驗基地的建設(shè)，全面開展風(fēng)電機組和風(fēng)電場檢測工作。以公司風(fēng)光儲示范項目為依托，整合公司研究資源，加快大容量儲能技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用。第二，加快人才培養(yǎng)，加強國際技術(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)的運行控制帶來越來越大的影響。在扶持風(fēng)電發(fā)展的同時，應(yīng)加強風(fēng)電對電網(wǎng)影響的相關(guān)技術(shù)研究；建設(shè)統(tǒng)一堅強的智能電網(wǎng)；建立或完善相關(guān)政策法規(guī)、標準體系和檢測認證制度；建設(shè)高素質(zhì)的人才隊伍，保障風(fēng)電與電網(wǎng)的和諧發(fā)展和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

【參考文獻】

[1]張宏宇，印永華，申洪，何劍，趙珊珊.大規(guī)模風(fēng)電接入后的系統(tǒng)調(diào)峰充裕性評估[J]. 中國電機工程學(xué)報.2017（22）.

[2]魏曉霞.我國大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)[J].中國能源.2016（02）.

[3]肖創(chuàng)英，汪寧渤，丁坤，陟晶.甘肅酒泉風(fēng)電功率調(diào)節(jié)方式的研究[J].中國電機工程學(xué)報.2016（10）.

[4]袁鐵江，晁勤，李義巖.大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度中風(fēng)電場出力的短期預(yù)測模型[J].中國電機工程學(xué)報.2017（13）.