傳統高壓直流用于大規模陸上風電傳輸的經濟可行性

李桂超

（廣東省風力發電有限公司，廣州 510630）

近年來風電的廣泛應用，為人們的日常生活與工作提供了諸多的用電便利條件，加深了不同省市、地區之間的溝通與聯系，有效緩和了部分地區用電緊張的問題。風電主要分為兩種：陸上與海上，當前我國在陸上風電應用方面經驗豐富，在全國諸多地方均有分布，而海上風電正處于不斷發展的階段，所以本文的研究對象即為陸上風電。為了滿足諸多人的電能使用需要，要求進行大規模風電的有效傳輸，以此保證用戶用電的安全性以及可靠性，當前應用較多的傳輸技術為高壓直流（風力打捆）、交流，從經濟可行性角度來分析效果一般，所以可以使用傳統高壓直流法來傳輸風電，該種傳輸技術的經濟可行性較高。

1 傳統高壓直流概述

風電傳輸工作對于陸上風電場的工作效率和質量而言有著較大影響，如果選用的傳輸技術經濟可行性較差，將會對風電場的經濟效益造成不利影響，對于現階段常用的一些風電傳輸技術的經濟可行性進行系統分析，可知傳統高壓直流傳輸大規模陸上風電的價值高，值得在陸上風電場多進行應用。此種傳輸技術應用優勢較為明顯，較之于其它的風電傳輸技術而言，傳統高壓直流技術在傳輸運行期間一般不會受到外界因素的干擾，傳輸具有傳輸量大、傳輸速度快、成本較低等優點[1]。開展大規模風電傳輸工作時會借助于傳統高壓直流系統，在實際運行期間需要設置有功功率指令值，盡量讓其恒定不變，即可完成傳送風電的工作。其中系統中的此種功率值在調節時，需要參考確定的控制目標、風電波動性特點來進行，系統送端交流母線電壓在直流有功功率等因素影響之下會出現巨大的波動情況，不利于傳輸工作的正常開展，需要對該電壓值進行穩定處理。在實際電壓穩定期間，技術人員需要重視電容器組（并聯）、濾波器組的安裝工作，以此來提供充足的無功功率，之后再將電流順利的輸送到交流系統中，實現良好的風電并網[2]。目前基于此種技術，提出了變功率控制傳統高壓直流傳輸風電的工作方案，本文即就是研究了該方案應用的經濟可行性。

2 陸上大規模風電經由傳統高壓直流傳輸的經濟可行性分析

2.1 理論分析

在傳輸方案經濟可行性分析中，單位傳輸成本為最為關鍵的經濟指標，該指標屬于系統受端電能賣出單價與送端電能購入單價的差價。具體的研究方案共分為三種，其一為子方案1，即為先確定傳統高壓直流系統的額定功率，之后對于風功率標幺值進行明確，該值在低于0.1標準功率情況下，系統運行工作會直接停止。其二為子方案2，即為在系統運行停止后，可以進行功率補償，應用調峰功率來調節系統功率，使得系統功率為0.1p.u.。其三則制定定功率控制下的傳統高壓直流系統，其中的調峰、基礎電源屬于火電，系統過載能力約為10%，觀察風功率標幺值情況，如果在系統額定功率1.1之上則放棄該部分風電，這一部分成本需要囊括在系統送端[3]。三種方案確定后得出三種不同情況的系統負荷時間曲線圖。

2.2 傳輸系統在變功率控制下的分析

假設一處陸上風電場，總體的裝機容量共計為10GW，對其發電功率的最大值進行設定，可知為7GW，便可以得出風場出力曲線圖。評估系統傳輸經濟性時，明確系統參數，即為每千瓦的建設成本與每年的維護成本分別為3000元左右；傳輸期間的線損率在4%以上，7%以下；額定電壓處于800千伏左右，而1.1p.u.則為系統的過載能力，0.4%則為變壓器損耗率。購買每千瓦時的風電、調峰能量以及基礎能量采購價格分別為0.5元、0.9元、0.3元。因此計算不同方案的經濟成本，可以了解到要對前兩個子方案進行傳輸成本比較，兩種方案中的傳統高壓直流傳輸系統分別應用不同的定功率計算傳輸成本，最終的成本數據在具體功率的變化中，會隨之發生變化，如系統送端僅傳輸風電，此時系統額定容量處于較低的水平，成本也可以得到有效控制，支出資金較少；而在第二個方案中，分析結果則表明基于該方案的等效額定功率運行時間遠高于前一種方案，而且每千瓦時的風電傳輸成本低，約為0.1元，過載運行時間也較長，從風電場單一的傳輸風電成本來看，子方案2經濟性略高一些，傳輸的風電能量較多[4]。但是需要注意子方案2運行期間，常需要采購火電來發揮調峰能量的作用，但是結合生成的曲線圖來看確定的系統方案送端自身具有基礎功率，借助于這些功率便可以完成低成本的風電傳輸工作，無需應用調峰功率可以起到節省成本的目的，所以從總體來看子方案2的經濟性高。

2.3 經濟可行性對比分析

基于變功率控制的傳統高壓直流傳輸的子方案2，需要和子方案3作以經濟性比較，分析結果可知：計算兩個方面的經濟成本過程中，對于未來采購煤炭資源作為能量的價格進行了預估，通過計算得出了兩個方案在不同時期的成本。其中以2017年為例，通過采購能量的單價價格的計算，僅為風電傳輸的情況下，方案3風電傳播量多且成本低，主要是基于調峰能量的調節，如果調峰能量較小時方案3的成本會非常高。方案2運行期間存在基礎功率，需要采購的調峰能量顯著降低，從而可以對傳輸成本進行合理控制。因此采用傳統高壓直流的風電傳輸系統時，需要對送端基礎電源情況進行良好的把握，要求該電源略高于標準容量，以此可以降低傳輸成本[5]。同時以2022年為例，此時煤炭資源數量愈來愈少，資源價格逐漸飆升，再次分析兩種方案的經濟性，可知該年度需要支出的風電傳輸資金總額高于2017年，而應用方案2可以盡量減少傳輸成本的支出金額，與子方案3比較具有顯著的成本降低優勢，傳輸風電的競爭能力顯著提升，基礎電源容量值可以控制在較低的水平。因此通過本文的研究發現變功率控制傳統高壓直流系統在傳播風電時，需要風電場注意調峰能量的購買工作，以此使用此種能量來調節與控制大規模風電傳輸時過高的成本，所以方案2的經濟可行性理想。

3 強化大規模陸上風電傳輸經濟可行性的對策

當前陸上風電傳輸工作基本需要借助于傳統高壓直流來完成，但是經濟可行性問題制約著該項傳輸工作的有效進行，所以需要陸上風電場依照以下途徑為傳統高壓直流傳輸工作的有效開展，降低傳輸時的經濟風險提供助益。首先陸上風電場需要制定基于傳統高壓直流傳輸電能資源的管理機制，在其中需要對傳輸時相關參數、標準、安全傳輸以及傳輸工作管理組織結構等內容做出明確的說明，以便風電場管理人員可以依照制度中的內容完成具體的傳輸管理工作。其次加強傳輸成本控制理念的滲透教育，當前很多陸上風電場修建的規模較大，應用的相關設備較為先進，所以整體的風電生產、傳輸工作所需的成本較高，所以需要在內部進行依托傳統高壓直流傳輸的成本控制教育，以此增強工作人員的成本控制意識，能夠在工作中嚴格按照傳統高壓直流傳輸的相關要求進行工作，科學合理的編制傳輸方案，保證風電場可以在資源傳輸工作中獲得較高的經濟收益。

4 結束語

目前陸上風電的大規模傳輸問題一直制約著陸上風電場的長遠可持續發展，所以需要技術人員對于以往使用的傳輸技術多進行研究學習，并且積極的向一些成功將進行大規模、長距離風電傳輸的風電場學習經驗，以此在總結教訓與經驗的基礎上，應用傳統高壓直流技術開展傳輸工作，有著較強的經濟可行性。