關于用電負荷中心風電送出方式的探討

李海臣，余龍飛，劉春辰，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

0 引言

根據社科院和中國氣象局發布的《氣候變化綠皮書：應對氣候變化報告(2013)》，2012年我國100OE以東地區平均霧霾天數為16天，較常年偏多7.2天[1]。珠三角和長三角地區霧霾天數增加最快，如廣東深圳和江蘇南京平均每年增加4.1天和3.9天[2]，2012年北方地區霧霾天數及霧霾指數都急劇增加。治理霧霾需要多方面一起行動，包括提高機動車排放指標的限制，減少化石燃料的消耗，降低工業廢氣排放，增加清潔能源的利用，增加GDP產值中高附加值產品的發展，降低高能耗企業的發展等多種辦法；其中，減少化石燃料消耗具有明顯的效果，所以國家最近幾年大力發展新能源發電項目，限制火力發電廠的建設速度，加大對老電廠的改造力度。為了貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2020年）》、《國家“十二五”先進能源技術領域戰略》等國家相關可再生能源戰略部署,促進風能技術的發展和應用，為2020年我國二氧化碳排放強度降低40%－45%、非化石能源占一次能源消費比重達到15%[3]戰略目標的實現做出重要貢獻，為我國未來風電產業的可持續發展提供技術保障，中華人民共和國科學技術部制定了《風力發電科技發展“十二五”專項規劃》。

根據國家《風電發展“十二五”規劃》要求，到2015年，我國投入運行的風電裝機容量要達到100GW，年發電量達到190TWh，風電發電量在全部發電量中的比重超過3%。海上風電裝機容量達到5GW，到2020年，風電總裝機容量超過200GW，其中海上風電裝機容量達到30GW，風電年發電量達到390TWh，力爭風電發電量在全國發電量中的比重超過5%[4]。到2012年年底，我國風電裝機容量已經達到75324MW，風電裝機占5.47%[5]，到2013年年底，我國風電裝機容量已經達到了91412MW。在國家大力發展風電的同時，現有北方風電場的棄風現象依舊很嚴重，其中2012年全國棄風20TWh，全國風電機組平均運行1890h，最嚴重的省份風電運行時數僅1420h[6]；2013年，全國風電棄風電量16.2TWh，比2012年減少4.6TWh；平均棄風率11%，同比降低6個百分點[7]，雖然情況有所好轉，但形勢依然嚴峻。

在現階段,治理霧霾、發展清潔能源與風電場棄風之間出現矛盾，棄風現象的出現，影響了風電建設投資方的積極性，限制了風電的發展。本文就風電場建設管理模式及送出方式提出建議，建議改變部分地區風電送出工程的建設方式，提高風電場建設效益，改善電網運行環境。

1 現有風電場接入系統方式

目前國內現有風電場的接入系統方式主要如下，風電機組發出電，經過箱式變壓器升到10kV或35kV，然后經過集電線路送入升壓站，在升壓站內升到110kV或220kV，有些項目電壓更高，然后經過110kV或220kV送電線路接入電力系統的變電站。北方地區如新疆、寧夏、甘肅、內蒙、吉林等地的風電場一般距離居民區和工業負荷較遠，采用這種方式較合適。用這種接入系統方式，風電場與電網界線分明，便于風電場建設及電網的運行管理。

2 建議風電場接入系統方式

在有些地區，如江蘇、河南、安徽、山東、福建等地，風電場周圍有許多工業或民用電負荷，風電場區域內有已經建成的10kV或35kV送電線路，采用現有接入系統方式，需要將風電場發出的電通過升壓站升壓后經送出線路接入地區級的110kV或220kV電網，然后再通過當地電網110kV或220kV反送回當地35kV變電站，增加了電力輸送過程中的損失。

我們建議，處在用電負荷區域內的風電場，采用分散方式將風電機組發出的電送入當地的10kV或35kV電網，將發出的電直接送到電負荷的用戶，建立分布式電源。其具體接入系統方式如下：風電機組發出的電接入箱式變壓器，升到10kV或35kV，然后通過集電線路接入當地的10kV或35kV變電站，如果有條件的地區，可以直接T接到當地已經建成的10kV或35kV線路；發電量計量在箱變出口處進行，也可以在風電場集電線路與當地電網的連接處進行計量。

3 新接入系統方式的優點

3.1 節省土地

采用新的接入系統方式，取消風電場升壓站，僅建設風電場綜合管理辦公樓，風電機組直接接入當地10kV或35kV電網，減少了升壓站的占地面積，也減少了以往110kV或220kV送出線路的占地，節省了風電場的占地空間，節約了土地資源；僅就升壓站部分而言，新的接入系統方式比現有接入系統方式將減少土地占用面積約60%。

3.2 節省建設資金

由于不建設升壓站，可以減少升壓站征地費用及建設費用，同時也節省了送出線路的建設費用；現有接入系統的方式，需要占用電網公司變電站的用電間隔，有些還需要進行改造，新的接入系統方式也可以降低這部分的改造費用；對于集電線路，由于風電機組箱變出口的電能接入當地10kV或35kV電網，不再長距離地送入升壓站，這部分的線路也將大大縮短，也將節約建設資金。送出工程如果采用220kV線路，每公里造價大約100萬元，一般風電場送出線路長度都在20km至50km，僅送出工程可以節約造價2000至5000萬元。集電線路造價大約每公里70萬，不同風電場，裝機容量相同，集電線路長度差別也很大，節省的費用也要根據風電場實際情況確定，一般也可節省幾百萬元；新的接入系統方式，升壓站主變、無功補償、高壓斷路器、隔離開關等設備取消，如果按照200MW風電場容量分析，該部分節約投資大約在3000萬元左右。

3.3 減少電能損失

采用新的接入系統方式，風電機組發出的電將在就地消化，不再進行長距離輸送，這將減少風電場電能輸送過程中的損失；同時風電場的電直接接入配電網，當地用電負荷不用或少用電網提供的高壓電，也減少了電網供電的輸送損失。

3.4 利于環境保護及水土保持

新的接入系統方式，減少了升壓站面積，減少了送出工程，縮短了集電線路，可以節省風電場建設用地，減少施工的土方量，這將有利于風電場的水土保持和環境保護工作；同時，采用這種接入系統方式，減少了供電和發電的損失，相當于增加了電網的供電量，減少了化石燃料消耗，也有利于整體的環境保護。

3.5 減少施工難度

在南方人口密集地區，10kV、35kV、110kV、220kV線路比較密集，風電場集電線路和送出線路與這些線路交叉較多，施工難度較大，個別地方線路由于無法架空穿越，需要采用直埋電纜的方式，增加了工程投資，延長了工程建設周期；采用新的接入系統方式，減少了這部分的工作量，方便施工管理，縮短施工工期并降低施工難度。

4 推進新的接入系統方式建議應采取的措施

采用新的接入系統方式，增加了電網公司及風電場建設單位的前期工作量，電網公司與風電場建設單位工作接口擴大，配合工作量增加；同時責、權、利也出現交叉；為解決這些問題，調動電網公司參與分布式能源建設的積極性，我們建議采取如下措施開展風電場分布式接入系統的建設工作。

4.1 建設單位與當地電網公司密切配合

采用新的接入系統方式，風電場建設單位與電網公司接口比原來多，配合工作量大，風電場建設單位要及早與當地電網公司進行溝通，了解當地電網公司情況，包括當地用電負荷量、用電負荷性質、線路電壓等級、線路容量、變電站情況；電網公司要對風電場建設規劃情況進行了解，包括風電場裝機容量、風電機組型式、電源質量、年發電量、年度發電曲線等；根據風電場及電網的實際情況，確定合理的接入系統方式。

4.2 利益共享

采用新的接入系統方式，風電場將減少升壓站建筑面積（已經沒有升壓站，僅是風電場監控及綜合管理）及占地面積，取消主變等相應電氣設備，取消送出工程，集電線路長度也可能減少，建設投資將大幅度減少；主變及集中無功補償裝置取消，也將節約運行成本；而當地電網公司將增加風電場建設的配合工作量，運行監控將比原來復雜，運行、管理人員工作量及責任增加，因此風電場建設方應當對電網公司進行適當補償，當地變電所管理費雙方分攤，達到利益共享。

4.3 國家應當有鼓勵政策

采用新型接入系統方式，電網公司建設管理及運行管理工作量將增加，責任將加大，國家應當有適當鼓勵政策，激勵電網公司積極參與風電場建設的積極性。

4.4 電網公司參與風電場建設

在有條件地區，鼓勵當地電網公司參與風電場建設，調動電網公司建設風電場的積極性；可以在局部地區成立供電公司，獨立核算，實行發、配、供一體化管理，供電價格低于或等于當地民用和工業用電的電價。也可以將風電場的部分股份劃歸當地電網公司，電網公司將原有配供電系統及線路折成投資；雙方共同負責運行管理，風電場建設方負責風電機組的運行維護管理，當地電網的供電部門負責線路及變電站的管理及維護。

4.5 電網管理要分權

目前風電場接入系統審批一般都是由省電力公司審查、批準，對于有條件的地區，根據風電場的裝機容量，可以考慮適當放權，由市一級供電公司進行審批，調動他們參與分布式電源建設的積極性。

4.6 前期工作要充分

采用新的接入系統方式，建設分布式電源，需要根據當地的實際情況進行規劃、建設，前期工作要細致，要充分調查、分析當地電網情況，負荷容量，未來發展規劃，用電負荷性質，負荷曲線變化情況等；制定的接入系統方案要合理，要方便今后的運行管理。因此前期工作時間要充足，上級部門要給予合理的建設規劃時間，不要盲目搶工期。

4.7 地方政府要加大協調力度

分布式電網建設，解決或緩解了當地用電的緊張情況，減少了當地政府審批土地的壓力，減少了水土保持及環境保護的工作量，對風電場建設方、當地電網、當地政府是三方共同得利的好事，當地政府應當加大對各方的協調力度，合理規劃，精細實施，確保工程建設順利開展。

以上僅是我們對在用電負荷密集地區建設風電場接入系統方案的建議，在建設過程中還有許多問題需要解決；對于每個風電場，其周圍條件都不同，進行周密、細致的前期規劃，是風電場建設滿足安全、可靠、經濟、實用要求的重要保證；建設方在建設期內應當與有關方面積極溝通、密切配合，使風電場建設實施方案規劃合理，運行可靠，維護簡便，效益明顯。

[1] 國家氣象局.2012年中國氣候公報[R],2013,1.

[2] 王偉光,鄭國光.應對氣候變化報告（2013）[M]. 社會文獻出版社,2013,11.

[3] 科技部.十二五先進能源技術領域戰略報告[R].2012,9.

[4] 國家能源局.風電發展“十二五”規劃[P].2012,9.

[5] 李俊峰,蔡豐波,喬黎明,等.2013中國風電發展報告[R]. 2013,9

[6] 國家能源局.國家能源局關于做好2013年風電并網和消納相關工作的通知[N].〔2013〕65號.

[7] 國家能源局. 2013年風電發展情況報告[R],2014, 2.