遼寧西北地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)研究

宋穎巍，宋 坤

(遼寧省電力有限公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015)

近年來，風(fēng)力發(fā)電在遼寧省內(nèi)得到了迅速發(fā)展，成為省內(nèi)僅次于火電裝機容量的第二大電源。遼寧省風(fēng)能資源開發(fā)主要分布在遼西北山地丘陵地區(qū)，風(fēng)電場多處于電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱的農(nóng)村地區(qū)，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力有限，各地區(qū)都在不同程度上出現(xiàn)了風(fēng)電場接入系統(tǒng)方案難以選擇的問題。由此可見，風(fēng)電的“快速發(fā)展”對遼寧電網(wǎng)的風(fēng)電消納和送出能力提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，已成為遼寧省風(fēng)電發(fā)展亟待解決的問題。

本文針對此問題開展了遼寧西北地區(qū)風(fēng)電分散接入方案研究，以地區(qū)風(fēng)電現(xiàn)狀及風(fēng)電規(guī)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合地區(qū)“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測及網(wǎng)架建設(shè)情況，根據(jù)本文研究確定的風(fēng)電接入系統(tǒng)設(shè)計原則，提出了地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)方案。以期引導(dǎo)風(fēng)電開發(fā)健康、有序進(jìn)行，實現(xiàn)風(fēng)電接網(wǎng)的科學(xué)規(guī)范，達(dá)到風(fēng)電開發(fā)與電網(wǎng)發(fā)展的有機統(tǒng)一，協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 風(fēng)電接入系統(tǒng)設(shè)計原則

為了滿足風(fēng)電健康、有序發(fā)展，結(jié)合地區(qū)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)架規(guī)劃，并考慮風(fēng)電場裝機容量和分布情況，制定相對應(yīng)的風(fēng)電場接入系統(tǒng)原則［1－3］。

1.1 就地消納原則

a． 對于裝機容量在10萬kW及以下的風(fēng)電場，宜利用附近的66 kV電網(wǎng)就地消納，以加強農(nóng)村電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)為主，結(jié)合附近的66 kV變電站和線路改造工程，就近接入系統(tǒng);如附近區(qū)域66 kV線路和變電站不具備接入條件，實施改造難度較大情況下，采用新建66 kV線路直接接入附近220 kV變電站66 kV母線。

b． 對于裝機容量在15萬kW的孤立風(fēng)電場，如所在220 kV變電站供電區(qū)內(nèi)沒有其他的風(fēng)電場及66 kV電源接入，采用1回66 kV線路接入變電站66 kV母線。

1.2 分散接入原則

對于裝機容量在20萬kW及以上的區(qū)域性風(fēng)電場，宜采用220 kV電壓等級接入系統(tǒng)，在風(fēng)電場中心區(qū)域先期建設(shè)220 kV風(fēng)電匯流站，應(yīng)符合規(guī)劃網(wǎng)架為宜，再由匯流站采用1回220 kV線路接入系統(tǒng)變電站，每個匯流站輸送容量不宜大于220 kV系統(tǒng)單機最大容量，以50～60萬kW為宜。

a． 風(fēng)電匯流站建設(shè)方式

對于未來可發(fā)展成變電站的匯流站，在建設(shè)時考慮負(fù)荷站與匯流站合并建設(shè)，匯流站與系統(tǒng)的連接方案以符合規(guī)劃網(wǎng)架為宜，便于與電網(wǎng)規(guī)劃相結(jié)合 (如鐵嶺雙山變電站和朝陽保國老變電站);對于不發(fā)展成變電站的匯流站，也可以采用舊小容量變壓器的形式 (6.3萬kVA或12萬kVA)同時實現(xiàn)220 kV和66 kV層面的風(fēng)電匯流，其與系統(tǒng)的連接線以1回220 kV線路為宜。

b． 匯流站送出導(dǎo)線截面選擇

所選導(dǎo)線極限輸送容量能滿足匯流站接入的風(fēng)電場送出容量，宜采用2×300 mm2和2×400 mm2為主。

c． 對于沒有規(guī)劃建設(shè)匯流站的地區(qū)，可先行選取1回風(fēng)電場至系統(tǒng)的220 kV送出線路作為主干線路，其他風(fēng)電場送出線可就近T接此線路。

1.3 優(yōu)先發(fā)展原則

為了充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)資源，應(yīng)優(yōu)先安排有就地消化能力的地區(qū)及電網(wǎng)網(wǎng)架堅強的地區(qū)開展風(fēng)電接入系統(tǒng)可研設(shè)計工作。

2 風(fēng)電接入系統(tǒng)研究

遼寧西北地區(qū)風(fēng)電發(fā)展主要集中在錦州、阜新及朝陽地區(qū)。因此，本文主要對3個風(fēng)電接入系統(tǒng)進(jìn)行了研究。以3個地區(qū)的風(fēng)電現(xiàn)狀及風(fēng)電規(guī)劃為基礎(chǔ)，結(jié)合地區(qū)“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測及網(wǎng)架建設(shè)情況，根據(jù)本文研究確定的風(fēng)電接入系統(tǒng)設(shè)計原則，提出了3個地區(qū)的風(fēng)電接入系統(tǒng)方案，并通過仿真計算研究3個地區(qū)風(fēng)電接納能力［4－5］。

2.1 錦州地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)研究

在地理分布上，義縣和凌海北部地區(qū)風(fēng)電開發(fā)較為密集，這兩個地區(qū)可以看作錦州北部地區(qū)的一個整體，而黑山地區(qū)與阜新地區(qū)電網(wǎng)聯(lián)系緊密，其相關(guān)論述可結(jié)合阜新地區(qū)統(tǒng)一論述。

按照目前收集的各風(fēng)電業(yè)主開展前期工作情況，結(jié)合錦州地區(qū)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，在“十二五”期間主要在義縣、凌海地區(qū)規(guī)劃約100萬kW的風(fēng)電投產(chǎn)，結(jié)合地區(qū)負(fù)荷預(yù)測及網(wǎng)架建設(shè)情況，為滿足現(xiàn)有開展前期工作的風(fēng)電場接網(wǎng)，并為規(guī)劃的風(fēng)電場預(yù)留接網(wǎng)條件，考慮在義縣和凌海北部地區(qū)設(shè)置1～2個風(fēng)電場匯流站。

a． 在義縣及凌海交界處建設(shè)風(fēng)電匯流站，將該地區(qū)附近的風(fēng)電場電力均接入該匯流站，預(yù)計初期風(fēng)電總接入容量為20萬kW，最終風(fēng)電規(guī)劃容量為50萬kW。

b． 在義縣縣城東部建設(shè)風(fēng)電匯流站，將該地區(qū)附近的風(fēng)電場電力均接入該匯流站，預(yù)計初期風(fēng)電總接入容量為25萬kW，最終風(fēng)電規(guī)劃容量為55萬kW。

c． 其余規(guī)劃的風(fēng)電場均為裝機容量在15萬kW及以下的孤立風(fēng)電場，按照本文確定的風(fēng)電就地消納原則接入系統(tǒng)。

通過對該地區(qū)風(fēng)電輸送能力計算分析，正常方式下，兩個匯流站及地區(qū)系統(tǒng)變電站可以接納“十二五”期間規(guī)劃約100萬kW的風(fēng)電出力。“N－1”方式下不發(fā)生過載。

同時經(jīng)過穩(wěn)定計算，在地區(qū)1回主要送出線路故障時，地區(qū)機組能夠保持穩(wěn)定運行。

2.2 阜新西部及黑山地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)研究

本區(qū)域內(nèi)考慮已評審接網(wǎng)方案的風(fēng)電場均投運，通過對該地區(qū)風(fēng)電輸送能力計算分析，該地區(qū)風(fēng)電接納能力已達(dá)飽和，在目前沒有增加外送通道規(guī)劃的前提下，阜新西部及黑山地區(qū)也已不適宜再發(fā)展風(fēng)電。應(yīng)結(jié)合阜新地區(qū)風(fēng)電發(fā)展考慮建設(shè)500 kV變電站解決風(fēng)電送出問題的同時進(jìn)一步優(yōu)化地區(qū)網(wǎng)架。

2.3 朝陽地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)方案研究

按照朝陽地區(qū)風(fēng)電規(guī)劃，北票與建平地區(qū)是目前風(fēng)電前期工作發(fā)展較快的地區(qū)，也是未來風(fēng)電發(fā)展的主要集中地區(qū)。本文對這兩個地區(qū)匯流站布點和接網(wǎng)方案進(jìn)行具體研究。

a． 北票地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)方案研究

“十二五”期間北票地區(qū)共有3座220 kV變電站，該地區(qū)風(fēng)電可通過這3座變電站按照本文確定的風(fēng)電接入系統(tǒng)設(shè)計原則接入系統(tǒng)，通過對該地區(qū)風(fēng)電輸送能力計算分析，在正常及N－1條件下，在考慮3座變電站變負(fù)荷消納部分風(fēng)電情況下，可接納“十二五”規(guī)劃的90萬kW左右的風(fēng)電出力;發(fā)生檢修方式下N－1故障時，僅可接納80萬kW左右的風(fēng)電出力。

b． 建平地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)方案研究

按照建平地區(qū)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，在“十二五”期間建平地區(qū)規(guī)劃約60萬kW的風(fēng)電投產(chǎn)，結(jié)合地區(qū)負(fù)荷預(yù)測及網(wǎng)架建設(shè)情況，考慮在建平北部建設(shè)匯流站，將該地區(qū)附近的風(fēng)電場電力均接入該匯流站，預(yù)計初期風(fēng)電總接入容量為35萬kW，最終風(fēng)電規(guī)劃容量為60萬kW。

其余規(guī)劃的風(fēng)電場均為裝機容量在15萬kW及以下的孤立風(fēng)電場，按照本文確定的風(fēng)電就地消納原則接入系統(tǒng)。

通過對該地區(qū)風(fēng)電輸送能力計算分析，該地區(qū)“十二五”期間可以接納“十二五”規(guī)劃的約60萬kW的風(fēng)電電力。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合地區(qū)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)架規(guī)劃，并考慮風(fēng)電場裝機容量和分布情況，制定相對應(yīng)的風(fēng)電場接入系統(tǒng)原則。并利用該原則對遼寧風(fēng)電集中開發(fā)的遼寧西北地區(qū)的風(fēng)電接入系統(tǒng)進(jìn)行了研究，確定風(fēng)電接入系統(tǒng)方案;同時通過大量的仿真計算，對遼寧西北地區(qū)“十二五”風(fēng)電接納能力進(jìn)行了分析。統(tǒng)籌規(guī)劃地區(qū)風(fēng)電接入系統(tǒng)方案，有效保證了風(fēng)電在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行前提下科學(xué)接入，推動了風(fēng)電開發(fā)與電網(wǎng)發(fā)展的有機統(tǒng)一和協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］ 朱 濤．風(fēng)電接入系統(tǒng)的相關(guān)問題研究綜述 ［J］．南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3(5):58－63．

［2］ GB/T 19963—2011，風(fēng)電場接入系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定［S］．

［3］ 戴慧珠，王偉勝，遲永寧．風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)研究的新進(jìn)展 ［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(20):16－23．

［4］ 余 洋，陳盈今，劉立卿，等．大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響的研究［J］．電力科學(xué)與工程，2010，26(4):1－4．

［5］ 董 紅，孫景強，許 峰，等．廣東風(fēng)電發(fā)展及接入系統(tǒng)存在問題分析 ［J］．廣東電力，2010，23(9):40－43．