探討變電站所用電采用風力發電的可行性

王云　侯喆君

摘 要 湖北省地處中部內陸，煤炭、石油、天然氣等傳統資源相當貧乏，水能資源比較豐富，過去全年處于緊張狀態，豐水期緊，枯水期更緊，因此充分利用風能等可再生資源，這也是實現湖北省能源供給可持續發展的重要手段。本文以風能資源豐富湖北利川某地新建變電站采用風力發電系統作為所用電，簡要分析變電站所用電采用風力發電的可行性。

【關鍵詞】所用電 風力發電 效益

由于經濟發展對能源需求持續增長，隨著煤價的不斷上漲，以及火電環保投入的大幅增加，火電成本有進一步上漲的趨勢，而全球油價維持高位，天然氣價格不斷攀升，另外，化石燃料使用帶來的環境問題日益引起世人關注，清潔可再生的新能源引起全球的關注。在各類新能源中，風電是技術相對成熟、最具商業開發條件、成本相對較低的一種，相關政府部門也出臺了多項有益于風電產業發展的政策。依據《我國風力發電度電成本的分析與預測研究》，2015 年風電將具備同火力發電上網競爭的實力（0.45 元/kWh）。

變電所是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過變壓器將各級電壓的電網聯系起來。同時，變電所也需要消耗一定量的電能來保障系統的正常運行，變電所的用電量由照明、生產用電、采暖通風等幾部分組成。一個中型110kV站或者220kV每年耗電約10～20萬度電左右。

如果變電所能夠合理使用所用電量，如在風能富集的地方采用風力發電技術，解決所用電基本耗能，其節約的電量供給用戶，將會創造更多的經濟效益、社會效益。按照1個中型變電站每年耗電12萬度、發電標煤煤耗每千瓦時350克計算，每年可節約標煤42萬噸，減少二氧化碳排放130噸，減少二氧化硫排放0.65噸。

1 資源狀況

1.1 氣候資源

本文站址為湖北恩施某地，該站址位于海拔1462米，此處高山，年平均日照1000—1350小時，屬太陽能資源資源較差地區。但此處位于山頂，由于特殊的地形和氣流循環，形成了一個較大的風帶，常年盛行東南風。

1.2 光伏、風力發電方式選擇

依據《年平均風功率密度圖》、《中國全年風速大于3m/s小時數分布圖》，據資料顯示此地區的風能資源占全省的28.4%，是湖北省風能聚集之地，風能資源豐富。考慮到風電成本僅為光伏成本的50%，再依據《中國太陽能、風能互補分布圖》，此處不建議風光互補，故綜合考慮在本站選用風力發電作為所用電源較為合理。如圖1、圖2所示。

2 變電站所用電風力發電可行性

2.1 變電站站用電負荷統計

為表述方便，以新建一座110kV中型變電站為例，按終期規模統計，經計算，所用電負荷最大負荷為53.15kW，扣除季節性空調用電，平時負載為17.15kW。年用電量估算為197768度（空調按夏季、冬季各用2個月計算）。

2.2 站用電方案選擇

站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應滿足經常的負荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負荷之用。

（1）方案站用電電源方案：所用變采用單母分段接線，分別由1臺100kW風機、1臺常規站用電（所用變容量為100kVA）供電。正常由風力發電系統供電，檢修時采用常規站變供電，明備用。

（2）方案站用電電源方案：所用變采用單母分段接線，分別由2臺常規站用電（所用變容量為100kVA）供電，正常分列運行，暗備用。

3 所用電采用風力發電效能分析

3.1風力發電選擇

按上面計算得知，本站每年估算用電量為197768度。

經計算本工程擬選用100kW 風機1臺，控制逆變器為100kVA；蓄電池組為5組；每組1000Ah。

若平時不考慮空調，風力發電機平常風速下（5m/S左右），查100kW風機功率曲線發電機出力可保證18kW出力，亦即時滿足此要求，考慮到風電場建設場地要求，本站因場地限制，僅能布置1臺風機，故本工程擬選用100kW風機1臺。

故在實際工程中，A方案選用以下站用電電源方案：選用1臺100kW風機作為站用電源；另設1套常規站用電，方便風力發電設備檢修時方式靈活倒換；B方案選用則選用2套常規站用電源（高壓開關柜內安裝所用變80kVA），即設置2套常規站用電（高壓開關柜內安裝所用變80kVA）。

3.2 效能分析

3.2.1資金投資

（1）方案A：采用風力發電設備，投資約100*0.5萬元/kW=50萬元；再考慮1臺所變7.26萬元（2014.7月價），首期投資為57.26萬元。按風力發電設備通常使用壽命20年計算。貸款利息按建設期貸款利息執行中國人民銀行頒布的新利率（五年期以上）6.55%（實際利率6.71%），計息額按總投資的75%計算，并考慮在第10年電池更換費用10.0萬元。

（2）方案B：2臺所用變柜設備購置約14.52萬元。

3.2.2 投資比較

為簡單起見，本計算未計算新能源補貼電費的效益。

方案A：無。

方案B：年電費按公司平均售電價（0.42度/元），約需要費用為：（197768）*0.42=8.31萬元。

也就是說對方案A而言，當年節約的電費除抵消利息、結余還貸，20年還貸后還產生100.50萬元價值。

對方案B而言，每年共投入了還貸利息1.32萬元、電費8.31萬元，共計9.63萬元。20年共花費9.63*20=192.57萬元。

即A較B方案：20年共節約費用=192.57+100.50=293.07萬元。經濟效益相當可觀。

4 結論

在風能條件較好的情況下，變電站選用風力發電做所用電電源不僅可行，而且將產生巨大的經濟價值。

參考文獻

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作者單位

國網十堰供電公司電力經濟技術研究所 湖北省十堰市 442000endprint