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        風(fēng)電消納關(guān)鍵問題及應(yīng)對措施分析

        2019-06-01 07:35:00朱黎
        智富時代 2019年4期
        關(guān)鍵詞:關(guān)鍵問題應(yīng)對措施

        朱黎

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

        【關(guān)鍵詞】風(fēng)電消納;關(guān)鍵問題;應(yīng)對措施

        風(fēng)能資源是清潔的可再生能源,風(fēng)力發(fā)電是目前新能源發(fā)電中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模化開發(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(fēng)電,對增加中國能源供應(yīng)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、應(yīng)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(fēng)電在電源結(jié)構(gòu)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(fēng)電發(fā)展與系統(tǒng)安全運行的矛盾逐步顯現(xiàn),棄風(fēng)現(xiàn)象不斷出現(xiàn),風(fēng)電消納已經(jīng)成為影響中國風(fēng)電健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。本文在分析了影響風(fēng)電消納的關(guān)鍵因素基礎(chǔ)上,提出了促進風(fēng)電有效消納的措施和建議。

        一、影響風(fēng)電消納的主要因素

        風(fēng)電消納是當(dāng)前風(fēng)電快速發(fā)展過程中需要解決的主要問題,影響風(fēng)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(fēng)電消納能力的主要因素包括系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、電網(wǎng)輸電能力等;二是消納水平方面,主要包括風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)性能、風(fēng)電調(diào)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(fēng)電的最大化消納[2]。

        1.系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力

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

        2.電網(wǎng)輸電能力

        風(fēng)電的隨機性和間歇性特點使得大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后,系統(tǒng)對備用容量的需求大幅增加。通過提高電網(wǎng)輸電能力,可以擴大風(fēng)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(fù)荷峰谷的時間差消除風(fēng)電出力波動性對系統(tǒng)的影響,提高風(fēng)電并網(wǎng)消納規(guī)模。

        3.風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)性能

        中國風(fēng)電發(fā)展起步相對較晚,也沒有強制性的風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。大部分設(shè)備制造企業(yè)依靠引進國外設(shè)計圖紙生產(chǎn)組裝風(fēng)電機組,自主研發(fā)能力不足,已并網(wǎng)的風(fēng)電機組大部分不具備有功、無功調(diào)節(jié)能和低電壓穿越能力,風(fēng)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(fēng)電調(diào)度運行水平

        做好風(fēng)電的調(diào)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(fēng)電電量最大化消納的關(guān)鍵。而建立完善的風(fēng)電運行監(jiān)測體系和風(fēng)電功率預(yù)測預(yù)報機制,是實現(xiàn)風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度的前提條件。從技術(shù)角度而言,目前中國的風(fēng)電功率預(yù)測已取得了顯著成績?;跀?shù)值天氣預(yù)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(jié)合的風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)研究已取得了階段性成果。中國電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院均推出了商業(yè)化運行的風(fēng)電預(yù)測預(yù)報產(chǎn)品,預(yù)測精度已經(jīng)接近國外先進水平。但從功率預(yù)測系統(tǒng)覆蓋范圍的角度而言,中國則與國外風(fēng)電發(fā)達(dá)國家存在明顯差距。一般地,電網(wǎng)調(diào)度部門和風(fēng)電場端都應(yīng)該安裝滿足精度要求的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng),中國風(fēng)資源豐富的省級電網(wǎng)均安裝了風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng),可根據(jù)預(yù)測信息進行一定程度上的優(yōu)化調(diào)度。但絕大多數(shù)風(fēng)電場還沒有配置風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng),也不具備風(fēng)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(diào)度,也影響了風(fēng)電的最大化消納。

        二、風(fēng)電消納關(guān)鍵問題的應(yīng)對措施

        1.加強跨區(qū)電網(wǎng)和調(diào)峰電源建設(shè)力度

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

        2.大力突破風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù)

        風(fēng)電并網(wǎng)的運行調(diào)度技術(shù)水平是影響風(fēng)電有效消納的關(guān)鍵因素。為保證中國風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)后電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,提高風(fēng)電利用水平,應(yīng)加強風(fēng)電場功率預(yù)測、風(fēng)電場監(jiān)控、風(fēng)電機組/風(fēng)電場有功和無功控制、風(fēng)電機組故障穿越等關(guān)鍵技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用。

        第一,風(fēng)電場功率預(yù)測,應(yīng)著重研究風(fēng)電功率預(yù)測模型,建立高精度數(shù)值天氣預(yù)報生產(chǎn)系統(tǒng),結(jié)合短期、超短期等多個時間尺度的功率預(yù)測結(jié)果,提高風(fēng)電功率預(yù)測精度。同時,加強風(fēng)電場的功率預(yù)測系統(tǒng)建設(shè),提高風(fēng)電功率預(yù)測的覆蓋率。建立風(fēng)電發(fā)電計劃的上報和執(zhí)行等制度,做好風(fēng)電的優(yōu)化調(diào)度。

        第二,風(fēng)電場監(jiān)控,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求,加強對風(fēng)電場運行數(shù)據(jù)的全方位監(jiān)測,督促風(fēng)電場建立和完善其監(jiān)控系統(tǒng),開展與調(diào)度控制系統(tǒng)的互聯(lián)接入技術(shù)研究,為電網(wǎng)調(diào)度部門調(diào)度和控制風(fēng)電場提供支撐。

        第三,風(fēng)電機組/風(fēng)電場有功控制,應(yīng)著重開展風(fēng)電機組有功功率在線調(diào)節(jié)技術(shù)研究,并結(jié)合風(fēng)電功率預(yù)測信息開展風(fēng)電場有功優(yōu)化控制技術(shù)研究,從風(fēng)電機組和風(fēng)電場2個層面實現(xiàn)風(fēng)電的有功控制。

        第四,風(fēng)電機組/風(fēng)電場無功控制,應(yīng)著重研究風(fēng)電場對電網(wǎng)的無功支撐能力,在此基礎(chǔ)上,充分利用風(fēng)電場內(nèi)的各種無功源,尋求合理有效的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)控策略,實現(xiàn)風(fēng)電場的無功優(yōu)化控制。同時,從千萬千瓦級風(fēng)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(fēng)電基地的電壓穩(wěn)定性。

        3.完善風(fēng)電發(fā)展的政策措施

        風(fēng)電發(fā)展配套政策,包括技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和經(jīng)濟層面的補償機制,是目前制約中國風(fēng)電最大化消納的重要因素之一。

        第一,建設(shè)并完善風(fēng)電設(shè)備、并網(wǎng)、檢測、調(diào)度管理等方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系,規(guī)范風(fēng)電的設(shè)備制造、并網(wǎng)接入、調(diào)度運行,引導(dǎo)風(fēng)電技術(shù)和管理水平的提升。

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

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

        三、結(jié)論

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

        【參考文獻(xiàn)】

        [1] 魏曉霞.中國大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)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(yīng)中國風(fēng)電高速發(fā)展的舉措建議[J].能源技術(shù)經(jīng)濟,2017,22(3):18-21.

        [3]尹明,王成山,葛旭波.風(fēng)電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)評價研究綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2014,22(5):103-108.

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