朱黎

【摘 要】針對大規(guī)模風電接入電網給電網安全運行帶來的新問題和新挑戰(zhàn)，在分析中國風電發(fā)展特點的基礎上，從系統(tǒng)調節(jié)能力、電網輸電能力、風電技術性能、風電調度運行水平等角度論述了影響風電消納的關鍵因素。并根據(jù)中國特點，從加強調峰電源和跨區(qū)電網建設、突破風電并網運行關鍵技術、建立完善風電發(fā)展的配套政策措施等角度，提出了促進中國風電消納的應對措施。

【關鍵詞】風電消納；關鍵問題；應對措施

風能資源是清潔的可再生能源，風力發(fā)電是目前新能源發(fā)電中技術最成熟、最具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。積極開發(fā)利用風電，對增加中國能源供應、調整能源結構、減少環(huán)境污染、應對氣候變化、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等具有重要意義[1]。隨著風電在電源結構中的比例不斷增大，其對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響日益顯著。部分地區(qū)風電發(fā)展與系統(tǒng)安全運行的矛盾逐步顯現(xiàn)，棄風現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，風電消納已經成為影響中國風電健康發(fā)展的關鍵問題。本文在分析了影響風電消納的關鍵因素基礎上，提出了促進風電有效消納的措施和建議。

一、影響風電消納的主要因素

風電消納是當前風電快速發(fā)展過程中需要解決的主要問題，影響風電消納的因素可歸為2個方面。一是消納能力方面，決定一個地區(qū)風電消納能力的主要因素包括系統(tǒng)調節(jié)能力、電網輸電能力等；二是消納水平方面，主要包括風電并網技術性能、風電調度運行水平等，這些因素決定了在現(xiàn)有客觀條件下，能否實現(xiàn)風電的最大化消納[2]。

1.系統(tǒng)調節(jié)能力

風能具有間歇性、波動性、隨機性的特點。此外，從風電的年出力特性看，中國大部分地區(qū)的風電年出力呈現(xiàn)春季、冬季較大，夏季、秋季較小的特點；而從日出力特性看，中國風電出力多數(shù)是在白天負荷高峰時段較小，后半夜負荷低谷時段較大，呈現(xiàn)明顯的反調峰特性。風電的大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)的調頻調峰帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)[3]。因此，良好的電源結構和充足的備用容量是風電消納的基礎，風電開發(fā)客觀上需要一定規(guī)模的靈活調節(jié)電源與之相匹配。

2.電網輸電能力

風電的隨機性和間歇性特點使得大規(guī)模風電并網后，系統(tǒng)對備用容量的需求大幅增加。通過提高電網輸電能力，可以擴大風電平衡區(qū)域范圍，充分利用系統(tǒng)備用容量，并可根據(jù)不同地區(qū)負荷峰谷的時間差消除風電出力波動性對系統(tǒng)的影響，提高風電并網消納規(guī)模。

3.風電并網技術性能

中國風電發(fā)展起步相對較晚，也沒有強制性的風電并網技術標準。大部分設備制造企業(yè)依靠引進國外設計圖紙生產組裝風電機組，自主研發(fā)能力不足，已并網的風電機組大部分不具備有功、無功調節(jié)能和低電壓穿越能力，風電場自動化水平較低，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來了隱患。

4.風電調度運行水平

做好風電的調度管理，合理安排系統(tǒng)中其他電源的運行模式，是實現(xiàn)風電電量最大化消納的關鍵。而建立完善的風電運行監(jiān)測體系和風電功率預測預報機制，是實現(xiàn)風電優(yōu)化調度的前提條件。從技術角度而言，目前中國的風電功率預測已取得了顯著成績?；跀?shù)值天氣預報的數(shù)據(jù)，采用物理方法、統(tǒng)計方法和物理與統(tǒng)計相結合的風電功率預測技術研究已取得了階段性成果。中國電力科學研究院、國網電力科學研究院均推出了商業(yè)化運行的風電預測預報產品，預測精度已經接近國外先進水平。但從功率預測系統(tǒng)覆蓋范圍的角度而言，中國則與國外風電發(fā)達國家存在明顯差距。一般地，電網調度部門和風電場端都應該安裝滿足精度要求的風電功率預測系統(tǒng)，中國風資源豐富的省級電網均安裝了風電功率預測系統(tǒng)，可根據(jù)預測信息進行一定程度上的優(yōu)化調度。但絕大多數(shù)風電場還沒有配置風電功率預測系統(tǒng)，也不具備風電發(fā)電計劃上報和執(zhí)行功能，不利于系統(tǒng)的優(yōu)化調度，也影響了風電的最大化消納。

二、風電消納關鍵問題的應對措施

1.加強跨區(qū)電網和調峰電源建設力度

系統(tǒng)調節(jié)能力和電網輸電能力是影響風電消納能力的最主要因素。為滿足風電規(guī)?；l(fā)展需要，迫切需要加強調峰電源的建設。中國貧油少氣，建設抽水蓄能電站是發(fā)展調峰電源的現(xiàn)實選擇。東北、華北、西北等地區(qū)風電消納能力不足，迫切需要加強跨區(qū)電網建設，擴大風電消納范圍，將“三北”地區(qū)風電輸送至中東部負荷中心，充分發(fā)揮不同地區(qū)移峰錯峰，水、火、風互濟的效應，實現(xiàn)風電的有效消納。

2.大力突破風電并網調度運行關鍵技術

風電并網的運行調度技術水平是影響風電有效消納的關鍵因素。為保證中國風電大規(guī)模接入電網后電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，提高風電利用水平，應加強風電場功率預測、風電場監(jiān)控、風電機組/風電場有功和無功控制、風電機組故障穿越等關鍵技術的研究和推廣應用。

第一，風電場功率預測，應著重研究風電功率預測模型，建立高精度數(shù)值天氣預報生產系統(tǒng)，結合短期、超短期等多個時間尺度的功率預測結果，提高風電功率預測精度。同時，加強風電場的功率預測系統(tǒng)建設，提高風電功率預測的覆蓋率。建立風電發(fā)電計劃的上報和執(zhí)行等制度，做好風電的優(yōu)化調度。

第二，風電場監(jiān)控，根據(jù)相關標準和規(guī)范的要求，加強對風電場運行數(shù)據(jù)的全方位監(jiān)測，督促風電場建立和完善其監(jiān)控系統(tǒng)，開展與調度控制系統(tǒng)的互聯(lián)接入技術研究，為電網調度部門調度和控制風電場提供支撐。

第三，風電機組/風電場有功控制，應著重開展風電機組有功功率在線調節(jié)技術研究，并結合風電功率預測信息開展風電場有功優(yōu)化控制技術研究，從風電機組和風電場2個層面實現(xiàn)風電的有功控制。

第四，風電機組/風電場無功控制，應著重研究風電場對電網的無功支撐能力，在此基礎上，充分利用風電場內的各種無功源，尋求合理有效的協(xié)調優(yōu)化調控策略，實現(xiàn)風電場的無功優(yōu)化控制。同時，從千萬千瓦級風電基地角度研究電壓無功補償和控制的系統(tǒng)解決方案，增強風電基地的電壓穩(wěn)定性。

3.完善風電發(fā)展的政策措施

風電發(fā)展配套政策，包括技術方面的標準規(guī)范和經濟層面的補償機制，是目前制約中國風電最大化消納的重要因素之一。

第一，建設并完善風電設備、并網、檢測、調度管理等方面的標準規(guī)范體系，規(guī)范風電的設備制造、并網接入、調度運行，引導風電技術和管理水平的提升。

第二，建立風電配套輸變電工程、跨區(qū)交易和調節(jié)的補償機制，提高電網企業(yè)建設配套接入工程的積極性，鼓勵負荷中心消納區(qū)外風電，并對常規(guī)電源以及為風電調峰提供合理的補償。

第三，制定合理的電價政策，在發(fā)電側和用電側均建立峰谷電價甚至分時電價，加強需求側管理，一方面鼓勵常規(guī)電廠在低谷時刻主動為風電騰出空間，另一方面也是調節(jié)用戶的用電習慣，鼓勵使用低谷電力，從而促進風電的消納。

三、結論

綜上所示，本文針對大規(guī)模風電接入電網給電網安全運行帶來的新問題和新挑戰(zhàn)，從系統(tǒng)調節(jié)能力、電網輸電能力、風電技術性能、風電調度運行水平等角度論述了影響風電消納的關鍵因素。并根據(jù)中國特點，從加強調峰電源和跨區(qū)電網建設、突破風電并網運行關鍵技術、建立完善風電發(fā)展的配套政策措施等角度，提出了促進中國風電消納的應對措施。

【參考文獻】

[1] 魏曉霞.中國大規(guī)模風電接入電網面臨的挑戰(zhàn)[J].中國能源，2015（2）：19-22.

[2]黃怡，張義斌，孫強，等.適應中國風電高速發(fā)展的舉措建議[J].能源技術經濟，2017，22（3）：18-21.

[3]尹明，王成山，葛旭波.風電網經濟技術評價研究綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2014，22（5）：103-108.