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1、風(fēng)電消納問題研究 風(fēng)電消納問題研究 2014/09/01 《電氣制造雜志》2014年第七期 1制約風(fēng)電消納的技術(shù)原因分析 1.1風(fēng)電場(chǎng)方面因素由于風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，且存在局部反調(diào)峰狀況，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電能相對(duì)于常規(guī)電源，存在電壓、電網(wǎng)穩(wěn)定性等問題[5，6]。由于目前風(fēng)電檢測(cè)機(jī)構(gòu)有限，檢測(cè)能力不足，造成風(fēng)電并網(wǎng)檢測(cè)不全面，絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組不具備電壓調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)、有功控制和低電壓穿越能力，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，無法保證繼續(xù)并網(wǎng)，風(fēng)電場(chǎng)拖網(wǎng)將直接威脅電力系統(tǒng)安全穩(wěn)

2、定運(yùn)行。 1.2電網(wǎng)方面因素電網(wǎng)的負(fù)荷水平和峰谷差率決定了允許風(fēng)電接入電網(wǎng)的容量,電網(wǎng)的調(diào)峰能力和最小開機(jī)出力則約束了并網(wǎng)風(fēng)電的規(guī)模,而電源結(jié)構(gòu)比例與風(fēng)電接入規(guī)模也有著密切的關(guān)系。（1）大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)加大電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)于歐洲風(fēng)電分散式、小規(guī)模和接入中低電壓等級(jí)的特點(diǎn)，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展是大規(guī)模集中接入中高壓電網(wǎng)。隨著裝機(jī)容量的增加，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響逐漸從局部配電網(wǎng)發(fā)展到主網(wǎng)架。由于目前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱、缺乏電源支撐，風(fēng)電的波動(dòng)性和反調(diào)峰特性，使遠(yuǎn)距離大容量輸電方式嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)[7]。大規(guī)模接入電網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)即使發(fā)生較小故障也有可能造成接入電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，由于風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能

3、力較差，容易引起拖網(wǎng)運(yùn)行，甚至導(dǎo)致區(qū)域電網(wǎng)震蕩，引發(fā)停電事故。因此,出于電網(wǎng)安全運(yùn)行考慮,風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電也受一定限制。（2）配套電源建設(shè)與風(fēng)電規(guī)劃不協(xié)調(diào)由于風(fēng)電的隨機(jī)性和不確定性,且具有反調(diào)峰性，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)需要電網(wǎng)配備相應(yīng)的足夠容量調(diào)峰調(diào)頻電源。因此,其他電源的調(diào)節(jié)能力是決定電力系統(tǒng)可接納風(fēng)電規(guī)模的關(guān)鍵因素[8]。歐美等國(guó)在大力發(fā)展風(fēng)電的同時(shí)，注重建立配套的靈活調(diào)節(jié)電源，如抽水蓄能電站、燃油燃?xì)怆娬镜萚9]，如圖4所示。而我國(guó)風(fēng)電集中的“三北”地區(qū)主要以煤電為主，且供熱機(jī)組不參與調(diào)峰，水電裝機(jī)偏少，系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻能力不足。尤其在北方冬季時(shí)，供熱機(jī)組搶占了風(fēng)電的供電容量，造成大量的“棄風(fēng)”

4、現(xiàn)象。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，系統(tǒng)調(diào)峰壓力日益增大。（3）調(diào)度模式不合理限制風(fēng)電消納目前采用的分省電力平衡調(diào)度方式不利于風(fēng)電在區(qū)域范圍內(nèi)消納，分省就地平衡的調(diào)度方式，意味著風(fēng)電的波動(dòng)性、間歇性和反調(diào)峰特性等均需在本省范圍內(nèi)進(jìn)行平衡。隨著風(fēng)電比例擴(kuò)大，省內(nèi)平衡無法滿足風(fēng)電在區(qū)域電網(wǎng)范圍內(nèi)消納，制約風(fēng)電的消納。 2制約風(fēng)電消納的經(jīng)濟(jì)政策分析 2.1經(jīng)濟(jì)原因分析（1）風(fēng)電補(bǔ)償金額不足根據(jù)《可再生能源法》的要求,電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)全額收購(gòu)可再生能源電力,為了支持新能源發(fā)展,新能源發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)也比傳統(tǒng)電源要高。因此，電網(wǎng)企業(yè)每多收一度新能源電力,就意味著利潤(rùn)相應(yīng)減少一些。雖然國(guó)家對(duì)電網(wǎng)企業(yè)收購(gòu)風(fēng)電給予一定的

5、補(bǔ)償，但是這些補(bǔ)償相對(duì)電網(wǎng)企業(yè)總體收入微乎其微，不足以激勵(lì)電網(wǎng)企業(yè)積極接納風(fēng)電。而對(duì)于電網(wǎng)不接納風(fēng)電沒有相應(yīng)的懲罰，對(duì)風(fēng)電企業(yè)造成的損失沒有補(bǔ)償措施，使得電網(wǎng)企業(yè)沒有壓力積極接納風(fēng)電。（2）補(bǔ)償機(jī)制不夠完善開發(fā)大型風(fēng)電基地涉及的工程項(xiàng)目眾多，不僅需要投資建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)，同時(shí)需要規(guī)劃建設(shè)跨區(qū)域高壓輸電工程，保證風(fēng)電送出通道的暢通，另外，仍需建設(shè)配套調(diào)峰電源和無功補(bǔ)償裝置，以保障大功率風(fēng)電的消納問題。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng)的補(bǔ)貼費(fèi)用過低，也缺乏完善的配套投資補(bǔ)償機(jī)制，使得配套投資很難按時(shí)收回，在客觀上限制了風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)與消納。 2.2政策原因分析（1）項(xiàng)目審批漏洞根據(jù)政策規(guī)定，對(duì)于5

6、萬(wàn)kW以上風(fēng)電項(xiàng)目由國(guó)家發(fā)改委審批，而5萬(wàn)kW以下的由地方政府審批，地方政府為了快速發(fā)展風(fēng)電，將大型風(fēng)電項(xiàng)目拆分建設(shè)，項(xiàng)目審批的漏洞導(dǎo)致風(fēng)電建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，造成小型風(fēng)電場(chǎng)飛速增加，電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目發(fā)展落后，風(fēng)電消納困難。（2）消納政策不合理根據(jù)政策要求，電網(wǎng)企業(yè)需要無條件收購(gòu)風(fēng)電，且收購(gòu)成本不比常規(guī)電源低，而由于風(fēng)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性特點(diǎn)，電網(wǎng)企業(yè)需要付出額外的成本；對(duì)于其他電源企業(yè)，風(fēng)電不僅占用了它們的發(fā)電空間，還需要為風(fēng)電提供無償?shù)妮o助服務(wù)；對(duì)于用戶，無法直接從風(fēng)電企業(yè)獲得電能。因此，當(dāng)前電網(wǎng)收購(gòu)風(fēng)電的政策無法激勵(lì)電網(wǎng)、電源以及用戶主動(dòng)積極地消納風(fēng)電。所以，在某種程度上,目前電力體制的

7、陳舊,束縛了風(fēng)電的健康有序發(fā)展，有必要探索適合我國(guó)未來風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r的新政策。 3提升風(fēng)電消納能力的措施 《2013中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告》中指出，目前風(fēng)電存在嚴(yán)重的消納問題，從直觀層面上而言，是由于風(fēng)電的隨機(jī)性和不確定性，而實(shí)質(zhì)原因是電力體制和政策機(jī)制上未針對(duì)風(fēng)電發(fā)展做出相應(yīng)的調(diào)整，以促進(jìn)風(fēng)電的健康發(fā)展。 3.1大力突破風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)隨著風(fēng)電規(guī)模和接入電網(wǎng)比例的快速增加，風(fēng)電并網(wǎng)將影響電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)和控制技術(shù)水平是解決消納問題的重要手段。通過大力突破風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)，使得風(fēng)電場(chǎng)可以像常規(guī)電源一樣，具備低電壓穿越能力、有功無功功率預(yù)測(cè)以及在電網(wǎng)故障時(shí)保持并網(wǎng)等能力，為電網(wǎng)安全高效接納

8、大容量風(fēng)電提供重要的技術(shù)保障[10]。 3.2加快“風(fēng)火打捆”跨區(qū)輸送通道建設(shè)我國(guó)風(fēng)電開發(fā)較為集中在“三北”地區(qū)，哈密、蒙東和蒙西等風(fēng)電基地同時(shí)具備大規(guī)模火電和風(fēng)電開發(fā)的條件，由于風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)較低，單獨(dú)輸送風(fēng)電線路利用效率低，需要和其他能源聯(lián)合輸送，既可以通過風(fēng)電與其他能源的相互調(diào)節(jié)減小輸送功率的波動(dòng)，又可以提高線路的利用效率。傳統(tǒng)的單純輸送風(fēng)電的輸電模式如圖5所示，風(fēng)電經(jīng)輸電線路從送端電網(wǎng)輸送到受端電網(wǎng)，而煤炭資源經(jīng)鐵道運(yùn)輸?shù)绞芏穗娋W(wǎng)的火電廠轉(zhuǎn)化為電能。“風(fēng)火打捆”輸送模式如圖6所示，在送端電網(wǎng)將煤炭的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，與風(fēng)電同時(shí)經(jīng)輸電線路從送端電網(wǎng)輸送到受端電網(wǎng)，其聯(lián)合運(yùn)行示意圖如圖7

9、所示。圖7風(fēng)火打捆聯(lián)合運(yùn)行示意圖采用風(fēng)火打捆輸送方式，通道利用小時(shí)可達(dá)到6000~7000h，其中風(fēng)電、火電利用小時(shí)分別為1800~2200h、5000~5500h。火電容量及風(fēng)電保證容量均可參與電力平衡，容量效益較好。風(fēng)火打捆輸送風(fēng)電，通道年輸送電量高，電網(wǎng)設(shè)備利用率高，機(jī)組替代率高。 3.3完善風(fēng)電并網(wǎng)政策法規(guī)（1）實(shí)行風(fēng)電與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃解決風(fēng)電與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃問題，重點(diǎn)應(yīng)解決中央規(guī)劃和地方規(guī)劃相協(xié)調(diào)、電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。綜合考慮風(fēng)電基地電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電源結(jié)構(gòu)和風(fēng)電消納等問題，完善電力發(fā)展規(guī)劃，保證風(fēng)電開發(fā)規(guī)模、開發(fā)時(shí)序和配套電源電網(wǎng)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展。優(yōu)化調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，開發(fā)建設(shè)抽水蓄能、燃油

10、燃?xì)鈾C(jī)組等靈活調(diào)峰機(jī)組，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。（2）建立合理的風(fēng)電補(bǔ)償機(jī)制與歐美等國(guó)分散式、小規(guī)模風(fēng)電發(fā)電模式不同，我國(guó)主要采取大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送的發(fā)展模式，因此，需要盡快建立適合我國(guó)國(guó)情的電價(jià)補(bǔ)償機(jī)制。目前采用的以千瓦時(shí)為補(bǔ)貼計(jì)量單位不適用于大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電模式，不利于調(diào)動(dòng)電網(wǎng)企業(yè)的投資積極性，因此，需要單獨(dú)測(cè)算電價(jià)以補(bǔ)償電網(wǎng)企業(yè)的投資和運(yùn)行成本。（3）完善檢測(cè)認(rèn)證體系建立并完善包括風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)檢測(cè)、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)檢測(cè)、風(fēng)電機(jī)組設(shè)備認(rèn)證在內(nèi)的風(fēng)電檢測(cè)認(rèn)證體系，規(guī)范風(fēng)電設(shè)備制造和并網(wǎng)接入，引導(dǎo)風(fēng)電技術(shù)和管理水平的提升。 4結(jié)束語(yǔ) 大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)并網(wǎng)不僅對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，同時(shí)對(duì)相關(guān)政策法規(guī)提出了更高要求，風(fēng)電消納問題已成為制約風(fēng)電健康發(fā)展的重要因素。本文在分析我國(guó)風(fēng)電發(fā)展特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了制約風(fēng)電消納的關(guān)鍵因素，提出了解決風(fēng)電消納的主要措施，包括大力突破風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、加快建設(shè)跨區(qū)域輸電通道及完善相關(guān)政策法規(guī)等，對(duì)保證大規(guī)模風(fēng)電消納具有重要意義。 作者：曹衛(wèi)琴單位：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 上一個(gè)文章： 斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)分析下一個(gè)文章： 配電可靠性的設(shè)備完善策略