風火打捆運用方式關鍵參數的敏感性分析

楊建設

（中國水電顧問集團北京勘測設計研究院，北京 100024）

0 引言

大規模基地式的集中開發是我國風電開發利用的重要方式，而風火打捆或風電與其他形式電源的打捆送電，是解決和推進大規模基地式風電開發的電力外送與消納的有效途徑。

本文針對風電基地開發的風火打捆主要運用方式、棄風電量等關鍵參數的敏感性進行影響分析，做出一些研究和探討。

1 某一風火打捆的工程案例

為分析方便，本文以曾發表過的某文章[1]中所介紹的工程案例展開分析，該案例使用的即為風火打捆運用方式[1]。

該工程案例的電源基地包括火電基地和風電基地兩個部分，兩者容量分別為6000MW和3500MW，擬議打捆送出的輸電通道容量與火電容量等同，亦為6000MW。該案例送出通道輸電特性可視為全負荷平直線型式，其分析得出的火電調峰裕度不小于2500MW，而風電基地的出力保證率曲線可參見圖1。

如圖1紅線所示，可以看到該案例依據輸電經濟性確定的棄風方案所相應的有效出力參數和棄風運用區域。該案例有效出力系數約為72%，棄風電量比率約為2.47%

2 棄風電量的敏感性分析

在這一案例中，如果選取不同的棄風電量比率，那么對風電裝機容量以及風電和火電的發電總量將產生怎樣的連帶影響？換言之，如將上述方案作為基本方案，本文可以做以下探討：在火電規模和輸電通道特性不變的框架下，因棄風電量比率調整可能引起的風電裝機以及風火特性狀況的變化。

為方便起見，本文現以不同的出力保證率為線索，找到對應的棄風電量比率與有效出力系數，再借助火電調峰裕度分別計算出對應的風電裝機容量變化，進而計算出風電、火電的發電量及年等效滿負荷利用小時數，參見表1。其中，第3序號欄（出力保證率為10.8%）即為基本方案。根據表1數據繪制的各參數走勢參見圖2。

以上分析過程中，發電量計算均未計出力損失，出力與電量均為理論數值。

可以看到，棄風電量百分比隨著出力保證率的增大而增大，同時也隨著風電基地有效出力系數的減小而增大。對于風電而言，這一變化的結果導致其裝機容量增大（滿足相同火電調峰裕度時，有效出力愈小則允許風電裝機容量愈大），其總發電量隨之也提高，但年等效滿負荷利用小時數因裝機容量的增大而降低；對于火電而言，因其需要為規模增大的風電騰出空間，會致使發電量和等效滿負荷利用小時數的同時下降。

這種因棄風電量變化而引起的相關參數的變化均為單調上升或下降曲線，且與人們對于電源基地“風火”關系及關聯特性的認識是一致的。

從上述曲線沒有明顯拐點的情形看，其驗證了先前將棄風電量設置為2.47%這一數值的考慮方案是可以接受的。當然，這一案例如果涉及提高風電裝機規模，亦即盡量加大風電對火電配置比例的需要，是可以參照上述參數走勢關系，在各方均可接受的平衡點上，找到滿意的風電裝機容量，進而確定其他參數的數據位置。

概而述之，圖2所示，由棄風電量引起的特性變化關系傳達著這樣的重要信息：對于所論風火打捆情形，棄風電量的調整與改變，直接影響著風火打捆的經濟性能。而棄風電量的選擇與確定，完全可以從風電、火電的發電量與利用小時數所體現的社會經濟意義入手考慮。

3 風電裝機容量對于發電量、煤耗的影響分析

為了更清楚地觀察本文案例的風電、火電發電效益及火電煤耗狀況，現分析該案例風電裝機容量變化所對應的風電與火電發電量變化、風電因替代火電發電所節省的用煤量，以及火電燃煤消耗量的變化關系（參見表2）。

在計算火電發電量與煤耗量的關系時，參考了圖3所示的目前單機容量600MW的典型燃煤發電機組的單位煤耗曲線。其中，火電不同負荷的單位煤耗量使用超空冷型機組的關系曲線。

圖4是依據表2繪制的在不同風電裝機容量下，風電發電量與火電跟隨發電量的關系曲線，以及火電跟隨發電量和煤耗量關系曲線。前者透露的風電發電量與火電跟隨發電量的線性反比關系自不待言，這里將更多地分析發電量與煤耗量的變化關系。

表1 不同棄風電量下風火特性變化的敏感性分析表

表2 不同風電裝機容量對應的發電量變化及其耗煤情況分析表

從這種風電與火電協同關系看，風電多發相當于火電少發，還意味著原用煤量的大幅節省。而從火電機組方面看，由于調峰“騰讓”送出通道空間，火電低負荷運轉意味著用煤總量是降低的，或說是此低負荷相對應的僅是單位煤耗率略有增大（圖3顯示50%～100%出力率的煤耗率差小于15%）。后者在圖4火電跟隨發電量與煤耗量關系保持近乎“線性直線”中有所體現。

應該說，上述參數關系一目了然，本文之所以仔細論述，是想借此澄清一個說法。近來，業界在談及風火打捆或者全網風電火電關系時，時常能聽到所謂“低碳機組高碳運行”的抱怨，具體是說火電跟隨風電低負荷運行會使火電相應高煤耗。本文以為，該說法最多表明一個低負荷高煤耗率的現象，但其“一低一高”的句式確實引來了關于煤耗總量的誤解。本文上面數據有助于理解，該說法之“高碳”是指略有增高的單位煤耗率，而與煤耗總量無關。

4 結語

本文針對基地式風電火電集中開發，并打捆送出運用方式下[2-3]，對“棄風”電量等關鍵參數的敏感性影響分析做出了一些研究探討，所得成果對于如何運用經濟性分析的方法，對風火打捆運用方式關鍵參數的選擇與確定具有參考意義。

[1]楊建設.風火打捆運用方式的出力特性分析方法[J].風能,2012(11): 60-63.

[2]國家能源局.大型風電場并網設計技術規范[S].NB/T31003-2011.

[3]國家能源局.風電接入電網和市場消納研究總報告（初稿）[R], 2010,11.