關于昌吉電網新能源消納能力的研究

馬金倉 楊俊 李寶同

【摘要】昌吉電網新能源開發項目主要包括風電場及光伏電站。新能源是非常重要且儲量巨大的能源，它安全、清潔、充裕。因此，利用新能源發電受到世界各國的高度重視，發展速度日益加快。但是新能源發電出力具有隨機性和間歇性的特點，并具有明顯的反調峰特性，新能源項目并網后將加大系統調峰容量的需求。所以，消納能力的研究對于確保電網的安全、穩定運行，保證供電的安全可靠性具有重要的理論和現實意見。

【關鍵詞】昌吉電網；新能源消納

我國風電發展迅速，截至2014年底風電裝機容量已超過100GW，但棄風問題十分嚴峻，2014年棄風電量為13TW˙h，折合經濟損失65余億元。一個科學合理的風電規劃對于減緩風電棄風問題與維持風電的可持續發展至關重要，而風電消納能力的評估結果可以作為風電規劃的有力依據。

昌吉州風能資源豐富區均位于東部區域，昌吉州北部的廣大沙漠地區屬于太陽能資源較為豐富的地區，日照充足，并且距離電網覆蓋地區較近，具備較好的光伏發電開發潛力。因此，為了更加合理有郊的開發昌吉州新資源項目，需依托昌吉電網的發展，合理布局風、光電站，規劃建設時序，以減少棄風、棄光等現象。

一、昌吉能源開發現狀

（一）風能資源

昌吉州地處新疆天山北麓、準噶爾盆地東南緣，是西風氣流自西向東穿越新疆的必經之地，因天山山脈和北塔山形成“兩山相夾”地形，風能資源在州內奇臺縣、木壘縣較為豐富。昌吉州風能資源主要分布在奇臺縣北部，木壘縣老君廟、四十個井子、大石頭等區域。

（二）光伏資源

昌吉州總面積7.39萬km2，草場面積約6880萬畝；有可耕地1057萬畝，常年播種面積450多萬畝；森林總面積575.7萬畝，森林覆蓋率4.1%。相對來說光伏發電可利用土地非常廣闊，為開發利用太陽能發電提供了很好的土地資源條件。

昌吉州北部的廣大沙漠地區屬于太陽能資源較為豐富的地區，日照充足，并且距離電網覆蓋地區較近，具備較好的光伏發電開發潛力。

二、新能源消納存在的問題

昌吉電網電源以火電電源為主，僅有少部分新能源裝機。目前昌吉電網已新能源項目均以110kV及以下電網等級分散接入系統，所發電力就地消納后，盈余電力送往主網消納。

昌吉中西部電網主要斷面為米寧線+寧宮線+頭昌線斷面，受其斷面送出極限限制，中西部地區電源點出力大小需進行控制；昌吉東部電網主要斷面為烏-阜東-池雙線+康池線+池天線+烏彩雙線斷面，斷面最大傳輸功率為1500 兆瓦，昌吉東部電網烏阜東雙+康池+池天+烏彩雙，接近極限運行。

（一）已投運新能源項目消納存在的問題

昌吉電網已投運風電場99MW，能夠滿足風電場送出需要。昌吉電網已投運光伏電站容量相對較小且分散接入，對電網影響不大，受個別變電站主變容量限制，存在小范圍棄光的可能。

冬季小負荷期間，35 kV特變電工碧流河光伏電站裝機受110 kV農工變主變容量限制，碧流河光伏電站出力消納困難；35 kV新風水巖光伏電站和特變電工土墩子光伏電站受110 kV上戶溝變主變容量限制，碧流河光伏電站出力消納困難。

（二）規劃新能源項目消納存在的問題

（1）昌吉州煤炭資源豐富，火電開發速度較快，嚴重制約新能源項目消納空間。

昌吉是新疆3個儲量大于3000億噸的超級煤田之一，是新疆發展煤電煤化工產業不可多得的寶地。作為新疆新型工業化建設的重點地帶，準東地區煤電煤化工產業帶的建設與發展對未來新疆新型工業化進程具有舉足輕重的作用。

昌吉州規劃期內火電項目開發較多，且大部分為大機組。規劃期內昌吉電網火電裝機容量較大，且大部分集中于昌吉東部電網，而昌吉電網新能源規劃項目大部分也集中于昌吉東部區域，因此，受火電電源開發容量的限制，昌吉東部電網能源消納能力有限。

（2）本地消納能力有限，外送網架較為薄弱，無法滿足新能源項目的大規模開發

隨著昌吉州社會經濟的快速增長，昌吉電網負荷也得到迅速發展，但由于大工業負荷基本都配置了自備火電廠，且昌吉電網公用火電裝機較大，因此，新能源項目在本地消納能力有限，需外送至新疆主網或通過直流外送消納。

根據昌吉電網規劃，在規劃期內，隨著相關750kV輸變電工程的陸續投運，昌吉電網外送輸電能力得到了一定的提高，但由于昌吉東部風能、太陽能資源豐富，可開發裝機較大，依托規劃中的網架仍無法滿足新能源項目的大規模開發。

（3）新能源大規模開發受電網調峰能力的限制

風電、光伏電站由于其出力的不穩定性，需主網提供大量的調峰容量以保證電網的安全可靠運行。昌吉電網火電容量裝機較大，調峰容量豐富，可滿足一定的新能源項目開發。

三、建議

（一）加強風電場發電計劃管理

為更準確地預測風電發電，應完善風電場風功預測系統建設，嚴格執行發電計劃管理，進一步強化風電場發電計劃申報體系，加強風電發電的預知性與計劃性。同時，建議政府相關職能部門盡快出臺風電管理考核辦法，充分調動風力發電企業規范管理、參與管理的積極性，共同提升電網風電消納能力。

（2）加強需求側管理

受國家產業政策及電價政策（取消峰谷分時電價等）影響，工業用電比重逐步減少，居民、商業等第三產業用電比重逐步增加，導致電網峰谷差快速增長，導致電網調峰手段將逐漸難以滿足電網調峰需求，建議政府及電力監管部門考慮恢復分時電價政策，減少電網峰谷差，提高調峰能力。

（3）加強機組一次調頻及自動發電控制管理

風電機組的頻繁投停及隨風速變化的功率調整必將給電網的頻率調整帶來壓力。運行機組的一次調頻功能可在幾秒內快速改變機組的出力， 是維持電網供需平衡和保持頻率穩定最快捷、有效的手段。調度側實現對電廠一次調頻功能的在線監測及數據處理、評價， 出臺獎懲制度， 敦促、鼓勵電廠機組功能達到調度要求。

（4）適時建設調峰電源

雖然“十三五”期間，昌吉電網調峰容量較為充足，但就新疆全網來看，調峰容量嚴重不足，影響著新能源項目的開發建設。因此，建議在“十三五”及以后，適時加快自備電廠參與調峰進度，并建設大型抽水蓄能調峰電源。