大規模風電接入電網的相關問題及措施

朱黎

【摘 要】大規模風電的開發利用是我國在新時期做出的一項重要戰略選擇。針對目前我國大規模風電接入電網的相關問題，借鑒國外先進經驗展開論述。指出我國風電大規模、集中開發、遠距離、高電壓輸送的獨有特點，以及由此帶來的系統調頻、調峰、風電功率預測、低電壓穿越等運行控制問題。在政策法規、并網導則和檢測認證等方面與國外進行比較，指出了存在的問題。最后提出了大規模風電接入電網的相關措施。

【關鍵詞】風電；電網；法規；政策；標準；措施

我國風能資源豐富，據最新風能資源普查成果初步統計，我國陸上和近海區域10m高度可開發和利用的風能儲量約為10億千瓦[1]。近年來，隨著我國《可再生能源法》的實施以及一系列促進可再生能源發展政策的頒布，我國風電裝機容量快速增長。與此同時，在國家“建設大基地、融入大電網”的風電發展戰略指導下，風電場呈現出規?；l展的趨勢，單一風電場裝機容量由幾萬千瓦增長到幾十萬，甚至上百萬千瓦[2]。風電對電網的安全穩定運行帶來越來越大的挑戰。本文針對我國風電發展的熱點問題，借鑒國外的先進經驗，論述了風電接入電網的運行控制方面存在的問題，最后提出了相關措施。

一、風電接入電網的有關問題分析

（一）系統調頻

電力系統是個實時動態平衡系統，發電、輸電、用電必須時刻保持平衡。常規電源功率可調、可控，用電負荷的預測精度已經很高，在沒有風電的情況下電網頻率完全可控。風電功率具有波動性和間歇性，并且很難精確預測，這給電網調頻帶來一定影響[3]。風電機組輸出的有功功率主要隨風能變化而調整，一般情況下風電機組不參與系統調頻。德國只要求風電機組在高頻時候可減出力（即采用放棄部分風能的做法）；英國要求參與調頻，但一般不用；丹麥要求在大規模、集中接入、遠距離輸送的大型風電場留有一定的調節裕度（即采用棄風方式保留一定的調整容量），不僅參與調頻，還參與調峰。我國現行的標準沒有對于風電機組參與系統調頻提出要求，現有運行風電機組均不參與系統頻率調整。

（二）系統調峰

由于風電具有隨機性、間歇性、反調節性及波動大的特點，所以在對系統調峰的影響主要表現在：第一，大規模風電接入導致電網等效負荷峰谷差變大，客觀上需要增大調峰容量；第二，風電的反調節特性進一步加大了對系統調峰容量的需求。調峰問題是制約我國風電大規模并網的主要矛盾之一[4]。如目前我國風電所占比例最高的吉林電網，調峰問題突出。吉林省調直調的供熱機組占直調容量的90%，風電裝機占7.8%。在冬季夜間的低負荷、大風時段，風電出力大，電網調峰困難，被迫限制風電出力。

（三）風電功率預測

風電功率預測根據數值天氣預報數據，采用物理方法或統計方法生成預測模型和預測核心程序，然后進行預測。目前國內外風電功率預測手段還不太成熟，預測精度與電網負荷預測相比還有較大差距。國外對風電功率預測的研究已經有20多年的歷史，并已在電網調度中心和風電場中普遍應用。我國風電功率預測工作剛剛起步。中國電力科學研究院和吉林省電力公司已經合作開發了風電功率預測系統，并在吉林省電力調度中心實現了工程應用。預測精度的進一步提高和系統完善還需要做大量的工作。

（四）低電壓穿越

低電壓穿越能力是指在電網運行中，當系統出現擾動或遠端（近端）故障時，可引起局部電壓的瞬間跌落，期間電源維持并網運行的能力。在這種情況下，常規機組（火、水、氣、核）均可通過快速勵磁調節，提供電壓支撐，保持在系統低電壓期間機組的可靠聯網運行而不脫網（一般為故障重合閘時間），低電壓穿越能力強。風電機組也應具有低電壓穿越能力，以防止在系統出現擾動或故障情況下脫網停機，對電網造成更大沖擊。我國并網風電機組，由于未配備快速無功補償裝置或相應控制系統（我國沒有這方面的要求），均不具備低電壓穿越能力。

二、風電接入電網的相關措施

（一）在電網建設和規劃方面

第一，積極推進“一特四大”戰略的實施，建設以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的統一堅強智能電網，為接納可再生能源搭建更堅實、更廣闊的平臺。

第二，促進全國風電整體布局規劃盡快出臺，指導各地區風電規劃和項目前期工作；爭取將風電規劃納入電力工業中長期發展規劃，在國家層面實現風電與電網及其他電源的統籌規劃。

第三，結合全國風電發展規劃，開展大型風電基地接入系統和電網消納能力專題研究，合理安排風電建設時序。

第四，結合統一堅強智能電網的發展規劃，進一步加強全國電網互聯和風資源豐富地區的特高壓電網建設，實現全國范圍內的資源優化配置，使風電等新能源送得出、落得下、用得上。

第五，統籌考慮大規模風電與配套水、火電電源的建設，打捆外送，提高輸電系統的經濟性和安全穩定水平。

第六，同步建設一定容量的調峰調頻電源，解決風電大規模發展帶來的調峰調頻問題，確保電網安全穩定運行。

（二）在政策和技術標準方面

第一，積極主動配合國家有關部門做好風電接入電網相關戰略、政策及規劃問題的研究工作。

第二，積極開展與風電發展相關的系統接納能力、電價機制等重大問題研究，為我國風電政策體系的完善提供堅強決策支撐。

第三，促進國家盡快制訂、修訂國家相關標準，嚴格風電技術要求，明確并強制執行風電機組和風電場接入電網技術性能要求。

第四，促進建立我國強制性的風電并網認證和檢測制度，完善并網檢測認證體系，對并網風電機組實行強制檢測認證，確保電網的安全穩定運行。

（三）在電網運行控制方面

第一，加強風電大規模接入電網的運行控制技術研究，制定調度管理規程、規定，規范調度運行、計劃管理、檢修安排和事故處理。

第二，加快風電機組和風電場模型的研究工作，深化大規模風電接入后的電網穩定分析與運行控制研究。

第三，加強風電功率預測方法和系統研究，總結積累實際預測經驗，提高預測精度，加快風電功率預測系統推廣應用。

第四，依法加強風電場的并網安全性評價，提高風電場和電網的安全穩定運行水平。

（四）在技術支撐和人才保障方面

第一，加快建設國家風電并網研究檢測中心，盡快完成風電試驗基地的建設，全面開展風電機組和風電場檢測工作。以公司風光儲示范項目為依托，整合公司研究資源，加快大容量儲能技術的研發和推廣應用。第二，加快人才培養，加強國際技術交流與合作，滿足風電快速發展的需要。

三、結論

大規模風電接入電網給電網的運行控制帶來越來越大的影響。在扶持風電發展的同時，應加強風電對電網影響的相關技術研究；建設統一堅強的智能電網；建立或完善相關政策法規、標準體系和檢測認證制度；建設高素質的人才隊伍，保障風電與電網的和諧發展和電網的安全穩定運行。

【參考文獻】

[1]張宏宇，印永華，申洪，何劍，趙珊珊.大規模風電接入后的系統調峰充裕性評估[J]. 中國電機工程學報.2017（22）.

[2]魏曉霞.我國大規模風電接入電網面臨的挑戰[J].中國能源.2016（02）.

[3]肖創英，汪寧渤，丁坤，陟晶.甘肅酒泉風電功率調節方式的研究[J].中國電機工程學報.2016（10）.

[4]袁鐵江，晁勤，李義巖.大規模風電并網電力系統經濟調度中風電場出力的短期預測模型[J].中國電機工程學報.2017（13）.