李玉
摘 要:大規(guī)模開發(fā)風能是我國進入新時代的重要戰(zhàn)略選擇。針對問題,涉及我國電網(wǎng)的大規(guī)模并網(wǎng),借鑒國外先進經(jīng)驗,具有較大規(guī)模的風能,集中發(fā)展和高壓傳輸特點,導(dǎo)致調(diào)頻波段系統(tǒng)、峰值調(diào)節(jié)、風電功能預(yù)測及低壓轉(zhuǎn)換等,在這方面應(yīng)注意到廣泛接入輸電網(wǎng)的問題,并提出相應(yīng)的對策。
關(guān)鍵詞:風電接入;電網(wǎng);問題措施
引言:我國風能自然資源豐富,根據(jù)最近一次風能資源普查的初步數(shù)據(jù),風能儲量較大,可在該國陸地和沿海地區(qū)的10米范圍內(nèi)開發(fā)和使用,約10億立方米。根據(jù)《可再生能源法》,采取了一系列措施促進可再生能源的開發(fā),并在國家風能發(fā)展戰(zhàn)略“建立大基地,融入大電網(wǎng)”的指導(dǎo)下,風能產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展趨勢初現(xiàn)端倪一臺風力渦輪機的功率從數(shù)萬千瓦增加到數(shù)十萬千瓦,甚至數(shù)百萬千瓦。千瓦風電基礎(chǔ),2010年將使用5160兆瓦。風電正從分散式快速發(fā)展,小規(guī)模開發(fā)和本地消費,以及大規(guī)模開發(fā)和集中高壓輸電。風能給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來越來越大的挑戰(zhàn),解決我國風電接入電網(wǎng)相關(guān)問題,借鑒國外先進經(jīng)驗,了解風電發(fā)展的地位和特點,跟蹤電網(wǎng)運行情況,最后提出適當?shù)膶Σ摺?/p>
1.風電發(fā)展現(xiàn)狀及特點
2007年底我國風電裝機容量為13320MW,居世界第4位2008年我國新增風電機6246MW,僅次于美國,位居世界第二,在過去的10年里,全球風電裝機數(shù)量每年增長29.8%,我國每年增長60%左右,大約是世界平均年增長率的兩倍。我國的風電裝機在過去三年中翻了一番,三年平均年增長率約為世界的四倍。目前,隨著風電裝機組制造水平快速提升,單機的容量正在增加,風電裝機已成為市場上主流機型,世界上最大的風力渦輪機達到6MW。運輸條件等因素,迎風地面電場單位功率一般低于3MW,單臺風機功率為5-6MW,單臺風機功率為1.05MW,最大-3兆瓦,目前有三種類型的風機和電機組:恒風速機組,可變風速機組和直感應(yīng)永磁體機組.在運行過程中,風扇機組轉(zhuǎn)速恒定,無功功率必須從電網(wǎng)中吸收。雙電機變速機組采用雙饋電機,直接磁通機組采用多極同步電機,變速無功變功率,如果機組具有快速的無功能量補償器,則具有一定的低壓功率;通過永磁和迎風裝置提供適當?shù)碾娫春凸β?,而通過自己的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了低壓電壓的功率.雙可變進給風機機組的恒速約為60%,恒速發(fā)動機約30%,其他約10%。由于性能原因,大多數(shù)運行中的風電機組沒有低電壓,并且不具備無功能量均衡裝置或相應(yīng)的控制系統(tǒng)。
1.1接入電網(wǎng)方式
網(wǎng)絡(luò)訪問有兩種主要方式:分散訪問和集中訪問。分散訪問主要用于當風能開發(fā)規(guī)模小,主要是在局部熄滅的情況下,低電壓連接水平,這對系統(tǒng)的運行影響較小。集中訪問主要用于當風電系統(tǒng)的開發(fā)大規(guī)模進行時,以異質(zhì)吸收、高連接率和遠程傳輸為主,這對系統(tǒng)的運行有很大的影響。電網(wǎng)穩(wěn)定,能源需求增長緩慢。除新集中開發(fā)的大型海上風電場采用高壓遠程傳輸外,顯著分散的風力連接,局部吸收,在德國,例如,目前,絕大多數(shù)風力發(fā)電廠的發(fā)電量不到50兆瓦,分散接入110千伏以下的配電網(wǎng)約占總數(shù)的70%。
2.風電接入電網(wǎng)運行控制措施
2.1系統(tǒng)調(diào)頻
動力系統(tǒng)是一個實時動態(tài)平衡系統(tǒng),生產(chǎn),輸電和用電必須始終保持平衡.可調(diào)的定期供電,對電力負荷的預(yù)測精度已經(jīng)非常高,電網(wǎng)頻率完全控制在沒有風電、風能波動和周期性停頓的情況下,很難準確預(yù)測,影響電網(wǎng)調(diào)頻的是什么.風機機組產(chǎn)生的有功能主要是隨風能的變化而調(diào)整的,一般來說,風扇不參與系統(tǒng)的頻率調(diào)制,只需將風扇機組的性能降低到高頻(即。放棄部分利用風能的做法);英國必須參加調(diào)頻頻段,但通常不使用;丹麥不僅要參與調(diào)頻,還需要大型集中接入電網(wǎng)和遠程風電場的余量和適應(yīng)(即采用棄風方式保留一定的調(diào)整容量),由于我國的現(xiàn)行標準沒有對風電機組參與系統(tǒng)頻率管理提出要求,鑒于現(xiàn)有風電機組不參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié);考慮到電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)應(yīng)由傳統(tǒng)電廠共同進行,考慮到風能對電網(wǎng)的大規(guī)模接入,使風機在電網(wǎng)中的比重增大,電網(wǎng)頻率調(diào)制所覆蓋的能量比重增大,且必須以同步方式組合相應(yīng)電源頻率的電力調(diào)制能量的供應(yīng)。
2.2系統(tǒng)調(diào)峰
研究表明,大型風電場的低壓承載能力對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有一定影響,在某些情況下,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因為風場,能夠通低壓.風機機組的低通容量配置應(yīng)通過仿真根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況確定。 由于風能具有隨機性、不連續(xù)性、反調(diào)節(jié)性和較大不穩(wěn)定性等特點,對系統(tǒng)調(diào)節(jié)峰值的影響主要表現(xiàn)為:改進調(diào)制峰值的客觀必要性;風電的抗調(diào)節(jié)特性進一步增加調(diào)峰系統(tǒng)的最大功率需求。調(diào)峰是限制的主要矛盾之一,以占我國風電機組最大份額的吉林電網(wǎng)為例,吉林省直接控制的熱電機組占70%,風扇機組占6.7%,吉林峰和等效山谷高度的年變化。例如,在2009年春節(jié)期間,吉林電網(wǎng)被迫將最大風能限制在500MW左右,這意味著大約50%的風力發(fā)電機。電力結(jié)構(gòu)不合理是其困難的主要原因,中國和德國在電力結(jié)構(gòu)上存在重大差異。2008年,儲存的優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)約占總裝機容量的25%,其他調(diào)峰供應(yīng)約占8%;煤炭和核電占總裝機容量的51%。截至2008年底,我國的熱能占總裝機容量的75.9%,水電僅占21.6%。從德國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)來看,取暖油等快速調(diào)節(jié)能源、天然氣和水電所占比例較大,具有較強的調(diào)峰能力,我國快速調(diào)節(jié)機組比例較低,集中獲得強大的風電會增加電網(wǎng)的峰值壓力,創(chuàng)建適當?shù)母咚剑訌妵译娋W(wǎng)建設(shè)。
總結(jié)語
大規(guī)模風電接入電網(wǎng)還存在較多問題,為了促進風電機組的發(fā)展,必須加強風電對電網(wǎng)影響的技術(shù)研究。鑒于建立統(tǒng)一、高效的智能網(wǎng)絡(luò)或完善相關(guān)指令和法規(guī)、標準體系、測試和認證體系,建設(shè)高素質(zhì)的人才隊伍,確保風電網(wǎng)絡(luò)和諧發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
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