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内蒙古风电发展存在的问题及解决方案分析.pdf

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内蒙古风电发展存在的问题及解决方案分析.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..李秀芬;张建成;迟永宁【摘要】针对内蒙古电网及风电发展现状,从风电自身发展和风电并网方面分析了制约风电发展的诸多问题,主要有电网接纳能力和投资能力不满足风电大规模开发和送出要求、电网调峰能力严重不足、大量风电不能就地消纳、缺少外送通道、电网调压困难、,提出了加快电网建设、提高风电场/风电机组的控制能力、建设风电一抽水蓄能联合运行系统、开展实时数字仿真系统及风电功率预测等相关的技术研究、争取国家政策支持等建议,以促进内蒙古地区风电有序、健康地发展以及电网的安全稳定运行.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2010(028)005【总页数】4页(P1-4)【关键词】内蒙古电网;风电;并网;调峰;电能质量;无功补偿【作者】李秀芬;张建成;迟永宁【作者单位】华北电力大学,河北,保定071003;内蒙古电力科学研究院,内蒙古,呼和浩特010020;内蒙古电力科学研究院,内蒙古,呼和浩特010020;中国电力科学研究院,北京,100006【正文语种】中文1内蒙古电网及风电现状:..电网概况内蒙古电网由内蒙古自治区直属的内蒙古电力(集团)有限责任公司(以下简称内蒙古电力公司)经营管理,供电区域为内蒙古自治区中、西部6市2盟,面积725600km2,现已形成覆盖供电区域内8个盟(市)的500kV主网架,并通过2个通道共4回500kV线路向华北电网送电。截至2009年底,内蒙古电网发电总装机(6MW及以上),其中火力发电厂82座,;水电站1座,装机容量540MW;风力发电场49座,;生物质发电厂1座,装机容量24MW。500kV变电站14座,主变21台,变电总容量15750MVA;500kV线路36条,;220kV公用变电站83座,主变144台,变电总容量20409MVA;220kV线路284条,[1]。,风能丰富区和较丰富区面积大,分布范围广,且具有稳定度高、连续性好的风能品位,年有效风速的持续时间长,无破坏性台风和飓风。,技术可开发量约300GW,约占全国风能资源储量的40%,居全国首位。,年平均风能功率密度100~200W/m2,年平均可利用时间为4000~7800h,年最长连续无有效风速时间小于100h。可开发的大型风电场主要分布在阿拉善、巴彦淖尔、包头、乌兰察布、锡林郭勒以及赤峰北部等地区,~,开发总面积约500900km2,风能资源总储量700GW,适合开发建设百万千瓦级风电基地。截至2009年底,内蒙古电网已接入风电装机容量占电网最高发电负荷的22%、占最高供电负荷的25%、%,,同比增长183%。2风电发展存在的问题:..%,受电源结构制约,电网调峰、调压能力不足,手段单一,特别是冬季供热期,供热机组必须满发运行,不能参与调峰,大量风电投入后,内蒙古现有电网将无力接纳。2009年冬季,内蒙古电网已多次出现为保电网安全、保城市供热而控制风电出力的情况。预计到2010年底,内蒙古电网并网运行的风电装机容量将达6GW左右,若地区负荷没有明显增长,将大大超过电网可接纳风电容量。,且风电集中地区通常位于电网末端,网架结构相对薄弱,风电接入电网距离在几十至一二百km以上。为了实现风电接入,不仅需加大对500kV主网架的投资,而且需加强电网结构改造力度,风电接入电网的单位投资可达火电的30倍以上。而内蒙古电力公司购售电差价低、资本金匮乏、负债率过高,风电接入使电网投资的压力进一步增大。电网建设投资能力不足,无法满足风电发展的需要。,水电和燃气机组所占比例很小。火电机组调整速度慢、调整容量有限,无法满足风电功率大幅度波动情况下的电网调峰、调频需要。另外,一部分火电机组承担供热任务,实行“以热定电”,为了保证供热温度,这部分机组在负荷低谷期无法减小到技术最低出力,高峰时段也无法增加到额定出力值,机组调峰能力非常有限,特别是在冬季夜间低负荷、大风时段,风电出力快速增加,其他非供热机组将面临较大的调峰压力。以2010年为例,,其中供热机组容量13GW,:..,利用中国电力科学研究院的电力系统计算分析软件BPA计算4种典型方式下用于风电调峰的容量值。(1)冬大方式:,,供热机组13GW全开,();检修容量2GW,,备用容量1009MW,计算2010年冬大方式下用于风电调峰的容量见表1所示。运行非供热机组铭牌出力非供热机组发电下限风电调峰容量18240912013081600080002428140007000342812000600044281143757194709(2)冬小方式:最大供电负荷10GW,,供热机组13GW全开,();检修容量2GW,,备用容量660MW,计算2010年冬小方式下用于风电调峰的容量见表2所示。运行非供热机组铭牌出力非供热机组发电下限风电调峰容量≥68883444060003000444500025009444**********(3)夏大方式:,,检修容量2GW,,备用容量1009MW,计算2010年夏大方式下用于风电调峰的容量见表3。表3夏大方式下用于风电调峰的容量MW运行机组铭牌出力机组发电下限风电调峰容量312401562045582600013000717821187105949585(4)夏小方式:最大供电负荷10GW,,检修容量2GW,,备用容量660MW,计算2010年夏小方式下用于风电调峰的容量见表4。运行机组铭牌出力机组发电下限风电调峰容量26388131940200001000031941385469276267:..联络线外送能力不足目前内蒙古电网电力大量盈余,而内蒙古西部电网与华北电网之间仅通过2条通道共4回500kV线路连接,分别是汗海—沽源500kV双回线和丰泉—万全500kV双回线,,靠现有的联络线无法满足内蒙古风电大量盈余电力外送的需求。根据内蒙古电网的发展规划,到2010年底,,在满足该地区14GW供电负荷需求后,仍存在大量的盈余电力,需要通过联络线送往华北电网,导致现有联络线基本处于满载状态。,国内风电场大多不具备有功功率控制功能,很多机组也未配置相应的无功控制软件,无法在线改变功率因数设置值,必须逐台机组进行手工修改,无法对整个风电场的无功进行优化配置。目前国内风电场的无功控制只能通过额外安装静态或动态无功补偿装置来实现。此外,电网内已投运的风电场大多数也不具备低电压穿越能力,一旦电网故障引起电压跌落,将导致并网运行的风电机组退出运行,造成大范围潮流转移,引起系统频率和电压稳定等一系列问题[2]。、电能质量、有功及无功调节等会直接影响电网的安全稳定运行,现阶段对风电机组的此类电气特性控制以及系统出现故障时相关的响应特性均缺乏深入的试验研究。目前,已接入内蒙古电网的风电机组均未进行过类似的系统性试验研究,其适网性能缺少相关的试验论证。,还需建设高电压、长距离的配套电网工程,投资巨大;同时,为应对风电出力的不可控性,保证电网安全运行,还需要:../电压控制。而目前我国风力发电的接入系统补贴费用偏低,且缺乏相应的补偿机制对风电并网运行所涉及的辅助服务费用进行补偿,按常规方式很难回收投资。,根据风电发展的规划和开发规模,对该地区的电网进行总体规划,为风电消纳利用提供良好的环境。(1)通过加装串补、无功补偿等电力电子设备,对相应的输电线路进行扩容改造,提高现有线路的输送能力;(2)建议在保证内蒙古电网接入更多的风电机组的前提下,建设新的输电线路,将风电安全输送至外部电网;(3)积极推进超高压、特高压交直流外送通道的建设,通过与外部电网联网将风电外送,增加整个系统的基荷,在更大的电网范围内调峰,从而增加电力系统对风电的消纳能力。,根据风电场规划和电网实际情况对风电场内部补偿、电网补偿措施和电压调节策略进行专题研究。另外,考虑到谐波分析的结论与实际运行情况存在一定的偏差,建议风电场实际投运后进行现场的电能质量测试,以评估风电场接入对电网电能质量的影响。(RealTimeDigitalSimulators)通过建立电力系统各元器件的数学模型,并采用并行计算手段,模拟电力系统的电磁暂态、机电暂态以及后续的动态过程,达到实时仿真的要求。内蒙古电力科学研究院风电:..RTDS仿真设备上,形成闭环测试系统,并进行一系列的仿真分析,深入研究风机控制系统特性及风电场与电网之间的相互影响,在此基础上建立内蒙古电网风机数据库(包括风机数学建模、控制系统特性),研究风机控制系统并网检测技术,根据研究成果提出风机并网技术规范,以适应内蒙古电网风电机组并网运行的控制策略。,为了适应风电的随机性、间歇性、不可控性,开展风电功率预测是解决这一问题的有效手段。尤其是随着风电装机容量的不断增加,风电穿透功率超过一定值后,开展风电功率预测研究对于电网调度部门安排系统的发电计划,保证电力系统的安全稳定运行、降低备用容量和运行成本以及加强对电力市场的监督管理等都具有重要意义。—抽水蓄能联合运行系统抽水蓄能电站具有快速转变的灵活性,可以弥补风力发电的随机性,减少风电功率波动对电力系统运行的影响。建立风电—抽水蓄能联合运行系统,可在负荷低谷时利用多余的风电功率抽水蓄能,在负荷高峰时利用抽水蓄能发电,既能提高风能利用率,减少不必要的弃风,还能通过改变电能供应时间,从上网峰谷电价差中获取经济效益。因此,需要结合实际的区域电网对风电—抽水蓄能联合运行系统进行研究,以实现风能的开发利用最大化和风电并网后的系统安全稳定运行。,提高燃气轮机在总装机容量中的比重,将有助于改善电网的运行状况,为电网提供更加灵活的备用电源,增加调峰的灵活性。燃气机组相对燃煤机组具有启动快、自动化程度高、调峰性能好的特点,一般仅需10min即可并入电网,参与负荷调节,且易于快速“黑启动”,可利用燃气轮机的快速响应性来弥补风电功率的波动性和不可控性。鉴于内蒙古西部电网中风电场:..弥补风电功率的波动,降低风电功率对系统潮流变化的影响。(1)应具备有功功率调节能力,并能够根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制,风电场应安装有功功率控制系统,能够接收并自动执行调度部门远方发送的有功出力控制信号,确保风电场最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。(2)应具备协调控制风电机组和无功补偿装置的能力,自动快速地调整无功总功率。首先充分利用风电机组的无功容量及其调节能力,当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时,应在风电场集中加装无功补偿装置,该无功补偿装置应能够实现动态的连续调节以控制并网点电压,且其调节速度能满足电网电压调节的要求。(3)应具备低电压穿越能力。当风电场并网点电压在规定范围内时,风电场内风电机组必须能够保持不间断并网运行;当并网点电压超出规定范围时,允许场内风电机组从电网中切出,对故障期间没有切出电网的风电场,在故障切除后,其有功功率应能够在短时间内恢复至故障前的水平。,送出工程投资大,建议国家采取多种形式的优惠政策给予鼓励,协助电网企业解决建设资金不足的问题,提高电网企业发展风电的积极性。(1)完善可再生能源“保障性全额收购”政策。在保证电力系统安全稳定运行的前提下,对风电等可再生能源实行全额收购,在必要条件下,应允许风电等参与系统调峰、调频。(2)制定合理的电价与财政政策。建议适当提高可再生能源电价附加中的接网费:..价,对电网进行适当补贴。(3)建议国家建立风力发电辅助服务补偿机制。为了保证风电接入后电力系统的安全稳定运行,风电场在并网运行的过程中需要调峰电源以及调频、调压等辅助服务,对参与辅助服务的设备应给予合理的经济补偿,以弥补其经济损失;同时激励调峰电源建设,改善电源结构,促进可再生能源的可持续发展。4结束语在国际、国内倡导发展低碳经济、节能减排、开发可再生能源的大背景下,内蒙古自治区依托丰富的风力资源,大力发展风电产业,不仅需要加强风电基础性技术研究工作,而且对风电的发展要进行科学合理地规划,特别是百万千瓦级风电基地的送出,更需要相关部门依据电网的实际情况,对风电送出的规划方案进行详细的计算研究和可行性分析,并针对可能面临的技术问题,做好相应的应对预案,以确保风电的顺利发展及电网的安全稳定运行,促进内蒙古自治区风电的可持续发展。[参考文献][1][M].呼和浩特:内蒙古电力公司调度中心,2010.[2][R].北京:中国电力科学研究院,2010.