李玉
摘 要:大規(guī)模開(kāi)發(fā)風(fēng)能是我國(guó)進(jìn)入新時(shí)代的重要戰(zhàn)略選擇。針對(duì)問(wèn)題,涉及我國(guó)電網(wǎng)的大規(guī)模并網(wǎng),借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),具有較大規(guī)模的風(fēng)能,集中發(fā)展和高壓傳輸特點(diǎn),導(dǎo)致調(diào)頻波段系統(tǒng)、峰值調(diào)節(jié)、風(fēng)電功能預(yù)測(cè)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(wèn)題,并提出相應(yīng)的對(duì)策。
關(guān)鍵詞:風(fēng)電接入;電網(wǎng);問(wèn)題措施
引言:我國(guó)風(fēng)能自然資源豐富,根據(jù)最近一次風(fēng)能資源普查的初步數(shù)據(jù),風(fēng)能儲(chǔ)量較大,可在該國(guó)陸地和沿海地區(qū)的10米范圍內(nèi)開(kāi)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(jìn)可再生能源的開(kāi)發(fā),并在國(guó)家風(fēng)能發(fā)展戰(zhàn)略“建立大基地,融入大電網(wǎng)”的指導(dǎo)下,風(fēng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展趨勢(shì)初現(xiàn)端倪一臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率從數(shù)萬(wàn)千瓦增加到數(shù)十萬(wàn)千瓦,甚至數(shù)百萬(wàn)千瓦。千瓦風(fēng)電基礎(chǔ),2010年將使用5160兆瓦。風(fēng)電正從分散式快速發(fā)展,小規(guī)模開(kāi)發(fā)和本地消費(fèi),以及大規(guī)模開(kāi)發(fā)和集中高壓輸電。風(fēng)能給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)越來(lái)越大的挑戰(zhàn),解決我國(guó)風(fēng)電接入電網(wǎng)相關(guān)問(wèn)題,借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),了解風(fēng)電發(fā)展的地位和特點(diǎn),跟蹤電網(wǎng)運(yùn)行情況,最后提出適當(dāng)?shù)膶?duì)策。
1.風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
2007年底我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量為13320MW,居世界第4位2008年我國(guó)新增風(fēng)電機(jī)6246MW,僅次于美國(guó),位居世界第二,在過(guò)去的10年里,全球風(fēng)電裝機(jī)數(shù)量每年增長(zhǎng)29.8%,我國(guó)每年增長(zhǎng)60%左右,大約是世界平均年增長(zhǎng)率的兩倍。我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)在過(guò)去三年中翻了一番,三年平均年增長(zhǎng)率約為世界的四倍。目前,隨著風(fēng)電裝機(jī)組制造水平快速提升,單機(jī)的容量正在增加,風(fēng)電裝機(jī)已成為市場(chǎng)上主流機(jī)型,世界上最大的風(fēng)力渦輪機(jī)達(dá)到6MW。運(yùn)輸條件等因素,迎風(fēng)地面電場(chǎng)單位功率一般低于3MW,單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率為5-6MW,單臺(tái)風(fēng)機(jī)功率為1.05MW,最大-3兆瓦,目前有三種類型的風(fēng)機(jī)和電機(jī)組:恒風(fēng)速機(jī)組,可變風(fēng)速機(jī)組和直感應(yīng)永磁體機(jī)組.在運(yùn)行過(guò)程中,風(fēng)扇機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定,無(wú)功功率必須從電網(wǎng)中吸收。雙電機(jī)變速機(jī)組采用雙饋電機(jī),直接磁通機(jī)組采用多極同步電機(jī),變速無(wú)功變功率,如果機(jī)組具有快速的無(wú)功能量補(bǔ)償器,則具有一定的低壓功率;通過(guò)永磁和迎風(fēng)裝置提供適當(dāng)?shù)碾娫春凸β剩ㄟ^(guò)自己的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低壓電壓的功率.雙可變進(jìn)給風(fēng)機(jī)機(jī)組的恒速約為60%,恒速發(fā)動(dòng)機(jī)約30%,其他約10%。由于性能原因,大多數(shù)運(yùn)行中的風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有低電壓,并且不具備無(wú)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(wèn)有兩種主要方式:分散訪問(wèn)和集中訪問(wèn)。分散訪問(wèn)主要用于當(dāng)風(fēng)能開(kāi)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(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行影響較小。集中訪問(wèn)主要用于當(dāng)風(fēng)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)大規(guī)模進(jìn)行時(shí),以異質(zhì)吸收、高連接率和遠(yuǎn)程傳輸為主,這對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行有很大的影響。電網(wǎng)穩(wěn)定,能源需求增長(zhǎng)緩慢。除新集中開(kāi)發(fā)的大型海上風(fēng)電場(chǎng)采用高壓遠(yuǎn)程傳輸外,顯著分散的風(fēng)力連接,局部吸收,在德國(guó),例如,目前,絕大多數(shù)風(fēng)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(fēng)電接入電網(wǎng)運(yùn)行控制措施
2.1系統(tǒng)調(diào)頻
動(dòng)力系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)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(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度已經(jīng)非常高,電網(wǎng)頻率完全控制在沒(méi)有風(fēng)電、風(fēng)能波動(dòng)和周期性停頓的情況下,很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè),影響電網(wǎng)調(diào)頻的是什么.風(fēng)機(jī)機(jī)組產(chǎn)生的有功能主要是隨風(fēng)能的變化而調(diào)整的,一般來(lái)說(shuō),風(fēng)扇不參與系統(tǒng)的頻率調(diào)制,只需將風(fēng)扇機(jī)組的性能降低到高頻(即。放棄部分利用風(fēng)能的做法);英國(guó)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(yuǎn)程風(fēng)電場(chǎng)的余量和適應(yīng)(即采用棄風(fēng)方式保留一定的調(diào)整容量),由于我國(guó)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有對(duì)風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)頻率管理提出要求,鑒于現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)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(jìn)行,考慮到風(fēng)能對(duì)電網(wǎng)的大規(guī)模接入,使風(fēng)機(jī)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(fēng)電場(chǎng)的低壓承載能力對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定影響,在某些情況下,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,因?yàn)轱L(fēng)場(chǎng),能夠通低壓.風(fēng)機(jī)機(jī)組的低通容量配置應(yīng)通過(guò)仿真根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況確定。 由于風(fēng)能具有隨機(jī)性、不連續(xù)性、反調(diào)節(jié)性和較大不穩(wěn)定性等特點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)峰值的影響主要表現(xiàn)為:改進(jìn)調(diào)制峰值的客觀必要性;風(fēng)電的抗調(diào)節(jié)特性進(jìn)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(guó)風(fēng)電機(jī)組最大份額的吉林電網(wǎng)為例,吉林省直接控制的熱電機(jī)組占70%,風(fēng)扇機(jī)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(fēng)能限制在500MW左右,這意味著大約50%的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。電力結(jié)構(gòu)不合理是其困難的主要原因,中國(guó)和德國(guó)在電力結(jié)構(gòu)上存在重大差異。2008年,儲(chǔ)存的優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)約占總裝機(jī)容量的25%,其他調(diào)峰供應(yīng)約占8%;煤炭和核電占總裝機(jī)容量的51%。截至2008年底,我國(guó)的熱能占總裝機(jī)容量的75.9%,水電僅占21.6%。從德國(guó)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)來(lái)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(qiáng)的調(diào)峰能力,我國(guó)快速調(diào)節(jié)機(jī)組比例較低,集中獲得強(qiáng)大的風(fēng)電會(huì)增加電網(wǎng)的峰值壓力,創(chuàng)建適當(dāng)?shù)母咚?,加?qiáng)國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)。
總結(jié)語(yǔ)
大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)還存在較多問(wèn)題,為了促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展,必須加強(qiáng)風(fēng)電對(duì)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(biāo)準(zhǔn)體系、測(cè)試和認(rèn)證體系,建設(shè)高素質(zhì)的人才隊(duì)伍,確保風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)和諧發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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