大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)問題及措施

李玉

摘 要：大規(guī)模開發(fā)風(fēng)能是我國進(jìn)入新時代的重要戰(zhàn)略選擇。針對問題，涉及我國電網(wǎng)的大規(guī)模并網(wǎng)，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，具有較大規(guī)模的風(fēng)能，集中發(fā)展和高壓傳輸特點，導(dǎo)致調(diào)頻波段系統(tǒng)、峰值調(diào)節(jié)、風(fēng)電功能預(yù)測及低壓轉(zhuǎn)換等，在這方面應(yīng)注意到廣泛接入輸電網(wǎng)的問題，并提出相應(yīng)的對策。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電接入;電網(wǎng);問題措施

引言：我國風(fēng)能自然資源豐富，根據(jù)最近一次風(fēng)能資源普查的初步數(shù)據(jù)，風(fēng)能儲量較大，可在該國陸地和沿海地區(qū)的10米范圍內(nèi)開發(fā)和使用，約10億立方米。根據(jù)《可再生能源法》，采取了一系列措施促進(jìn)可再生能源的開發(fā)，并在國家風(fēng)能發(fā)展戰(zhàn)略“建立大基地，融入大電網(wǎng)”的指導(dǎo)下，風(fēng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展趨勢初現(xiàn)端倪一臺風(fēng)力渦輪機(jī)的功率從數(shù)萬千瓦增加到數(shù)十萬千瓦，甚至數(shù)百萬千瓦。千瓦風(fēng)電基礎(chǔ)，2010年將使用5160兆瓦。風(fēng)電正從分散式快速發(fā)展，小規(guī)模開發(fā)和本地消費，以及大規(guī)模開發(fā)和集中高壓輸電。風(fēng)能給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來越來越大的挑戰(zhàn)，解決我國風(fēng)電接入電網(wǎng)相關(guān)問題，借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，了解風(fēng)電發(fā)展的地位和特點，跟蹤電網(wǎng)運行情況，最后提出適當(dāng)?shù)膶Σ摺?/p>

1.風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及特點

2007年底我國風(fēng)電裝機(jī)容量為13320MW，居世界第4位2008年我國新增風(fēng)電機(jī)6246MW，僅次于美國，位居世界第二，在過去的10年里，全球風(fēng)電裝機(jī)數(shù)量每年增長29.8%，我國每年增長60%左右，大約是世界平均年增長率的兩倍。我國的風(fēng)電裝機(jī)在過去三年中翻了一番，三年平均年增長率約為世界的四倍。目前，隨著風(fēng)電裝機(jī)組制造水平快速提升，單機(jī)的容量正在增加，風(fēng)電裝機(jī)已成為市場上主流機(jī)型，世界上最大的風(fēng)力渦輪機(jī)達(dá)到6MW。運輸條件等因素，迎風(fēng)地面電場單位功率一般低于3MW，單臺風(fēng)機(jī)功率為5-6MW，單臺風(fēng)機(jī)功率為1.05MW，最大-3兆瓦，目前有三種類型的風(fēng)機(jī)和電機(jī)組：恒風(fēng)速機(jī)組，可變風(fēng)速機(jī)組和直感應(yīng)永磁體機(jī)組.在運行過程中，風(fēng)扇機(jī)組轉(zhuǎn)速恒定，無功功率必須從電網(wǎng)中吸收。雙電機(jī)變速機(jī)組采用雙饋電機(jī)，直接磁通機(jī)組采用多極同步電機(jī)，變速無功變功率，如果機(jī)組具有快速的無功能量補(bǔ)償器，則具有一定的低壓功率;通過永磁和迎風(fēng)裝置提供適當(dāng)?shù)碾娫春凸β剩ㄟ^自己的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了低壓電壓的功率.雙可變進(jìn)給風(fēng)機(jī)機(jī)組的恒速約為60%，恒速發(fā)動機(jī)約30%，其他約10%。由于性能原因，大多數(shù)運行中的風(fēng)電機(jī)組沒有低電壓，并且不具備無功能量均衡裝置或相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

1.1接入電網(wǎng)方式

網(wǎng)絡(luò)訪問有兩種主要方式：分散訪問和集中訪問。分散訪問主要用于當(dāng)風(fēng)能開發(fā)規(guī)模小，主要是在局部熄滅的情況下，低電壓連接水平，這對系統(tǒng)的運行影響較小。集中訪問主要用于當(dāng)風(fēng)電系統(tǒng)的開發(fā)大規(guī)模進(jìn)行時，以異質(zhì)吸收、高連接率和遠(yuǎn)程傳輸為主，這對系統(tǒng)的運行有很大的影響。電網(wǎng)穩(wěn)定，能源需求增長緩慢。除新集中開發(fā)的大型海上風(fēng)電場采用高壓遠(yuǎn)程傳輸外，顯著分散的風(fēng)力連接，局部吸收，在德國，例如，目前，絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)電量不到50兆瓦，分散接入110千伏以下的配電網(wǎng)約占總數(shù)的70%。

2.風(fēng)電接入電網(wǎng)運行控制措施

2.1系統(tǒng)調(diào)頻

動力系統(tǒng)是一個實時動態(tài)平衡系統(tǒng)，生產(chǎn)，輸電和用電必須始終保持平衡.可調(diào)的定期供電，對電力負(fù)荷的預(yù)測精度已經(jīng)非常高，電網(wǎng)頻率完全控制在沒有風(fēng)電、風(fēng)能波動和周期性停頓的情況下，很難準(zhǔn)確預(yù)測，影響電網(wǎng)調(diào)頻的是什么.風(fēng)機(jī)機(jī)組產(chǎn)生的有功能主要是隨風(fēng)能的變化而調(diào)整的，一般來說，風(fēng)扇不參與系統(tǒng)的頻率調(diào)制，只需將風(fēng)扇機(jī)組的性能降低到高頻（即。放棄部分利用風(fēng)能的做法）;英國必須參加調(diào)頻頻段，但通常不使用;丹麥不僅要參與調(diào)頻，還需要大型集中接入電網(wǎng)和遠(yuǎn)程風(fēng)電場的余量和適應(yīng)（即采用棄風(fēng)方式保留一定的調(diào)整容量），由于我國的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒有對風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)頻率管理提出要求，鑒于現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組不參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié);考慮到電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)應(yīng)由傳統(tǒng)電廠共同進(jìn)行，考慮到風(fēng)能對電網(wǎng)的大規(guī)模接入，使風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)中的比重增大，電網(wǎng)頻率調(diào)制所覆蓋的能量比重增大，且必須以同步方式組合相應(yīng)電源頻率的電力調(diào)制能量的供應(yīng)。

2.2系統(tǒng)調(diào)峰

研究表明，大型風(fēng)電場的低壓承載能力對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有一定影響，在某些情況下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因為風(fēng)場，能夠通低壓.風(fēng)機(jī)機(jī)組的低通容量配置應(yīng)通過仿真根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況確定。 由于風(fēng)能具有隨機(jī)性、不連續(xù)性、反調(diào)節(jié)性和較大不穩(wěn)定性等特點，對系統(tǒng)調(diào)節(jié)峰值的影響主要表現(xiàn)為：改進(jìn)調(diào)制峰值的客觀必要性;風(fēng)電的抗調(diào)節(jié)特性進(jìn)一步增加調(diào)峰系統(tǒng)的最大功率需求。調(diào)峰是限制的主要矛盾之一，以占我國風(fēng)電機(jī)組最大份額的吉林電網(wǎng)為例，吉林省直接控制的熱電機(jī)組占70%，風(fēng)扇機(jī)組占6.7%，吉林峰和等效山谷高度的年變化。例如，在2009年春節(jié)期間，吉林電網(wǎng)被迫將最大風(fēng)能限制在500MW左右，這意味著大約50%的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。電力結(jié)構(gòu)不合理是其困難的主要原因，中國和德國在電力結(jié)構(gòu)上存在重大差異。2008年，儲存的優(yōu)質(zhì)電力供應(yīng)約占總裝機(jī)容量的25%，其他調(diào)峰供應(yīng)約占8%;煤炭和核電占總裝機(jī)容量的51%。截至2008年底，我國的熱能占總裝機(jī)容量的75.9%，水電僅占21.6%。從德國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)來看，取暖油等快速調(diào)節(jié)能源、天然氣和水電所占比例較大，具有較強(qiáng)的調(diào)峰能力，我國快速調(diào)節(jié)機(jī)組比例較低，集中獲得強(qiáng)大的風(fēng)電會增加電網(wǎng)的峰值壓力，創(chuàng)建適當(dāng)?shù)母咚剑訌?qiáng)國家電網(wǎng)建設(shè)。

總結(jié)語

大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)還存在較多問題，為了促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展，必須加強(qiáng)風(fēng)電對電網(wǎng)影響的技術(shù)研究。鑒于建立統(tǒng)一、高效的智能網(wǎng)絡(luò)或完善相關(guān)指令和法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系、測試和認(rèn)證體系，建設(shè)高素質(zhì)的人才隊伍，確保風(fēng)電網(wǎng)絡(luò)和諧發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

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