風電消納問題研究范文

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《電氣制造雜志》2014年第七期

1制約風電消納的技術原因分析

1.1風電場方面因素由于風能具有隨機性和間歇性的特點，且存在局部反調峰狀況，風電機組產生的電能相對于常規電源，存在電壓、電網穩定性等問題[5，6]。由于目前風電檢測機構有限，檢測能力不足，造成風電并網檢測不全面，絕大多數風電機組不具備電壓調節、無功調節、有功控制和低電壓穿越能力，在電網發生故障時，無法保證繼續并網，風電場拖網將直接威脅電力系統安全穩定運行。

1.2電網方面因素電網的負荷水平和峰谷差率決定了允許風電接入電網的容量,電網的調峰能力和最小開機出力則約束了并網風電的規模,而電源結構比例與風電接入規模也有著密切的關系。（1）大規模風電并網加大電網安全運行風險相對于歐洲風電分散式、小規模和接入中低電壓等級的特點，我國風電發展是大規模集中接入中高壓電網。隨著裝機容量的增加，風電對電網的影響逐漸從局部配電網發展到主網架。由于目前網架結構相對薄弱、缺乏電源支撐，風電的波動性和反調峰特性，使遠距離大容量輸電方式嚴重影響電網安全穩定運行風險[7]。大規模接入電網的風電場即使發生較小故障也有可能造成接入電網的電壓波動，由于風電機組低電壓穿越能力較差，容易引起拖網運行，甚至導致區域電網震蕩，引發停電事故。因此,出于電網安全運行考慮,風電大規模并網發電也受一定限制。（2）配套電源建設與風電規劃不協調由于風電的隨機性和不確定性,且具有反調峰性，大規模風電并網需要電網配備相應的足夠容量調峰調頻電源。因此,其他電源的調節能力是決定電力系統可接納風電規模的關鍵因素[8]。歐美等國在大力發展風電的同時，注重建立配套的靈活調節電源，如抽水蓄能電站、燃油燃氣電站等[9]，如圖4所示。而我國風電集中的“三北”地區主要以煤電為主，且供熱機組不參與調峰，水電裝機偏少，系統調峰調頻能力不足。尤其在北方冬季時，供熱機組搶占了風電的供電容量，造成大量的“棄風”現象。隨著風電的快速發展，系統調峰壓力日益增大。（3）調度模式不合理限制風電消納目前采用的分省電力平衡調度方式不利于風電在區域范圍內消納，分省就地平衡的調度方式，意味著風電的波動性、間歇性和反調峰特性等均需在本省范圍內進行平衡。隨著風電比例擴大，省內平衡無法滿足風電在區域電網范圍內消納，制約風電的消納。

2制約風電消納的經濟政策分析

2.1經濟原因分析（1）風電補償金額不足根據《可再生能源法》的要求,電網企業應當全額收購可再生能源電力,為了支持新能源發展,新能源發電的上網電價也比傳統電源要高。因此，電網企業每多收一度新能源電力,就意味著利潤相應減少一些。雖然國家對電網企業收購風電給予一定的補償，但是這些補償相對電網企業總體收入微乎其微，不足以激勵電網企業積極接納風電。而對于電網不接納風電沒有相應的懲罰，對風電企業造成的損失沒有補償措施，使得電網企業沒有壓力積極接納風電。（2）補償機制不夠完善開發大型風電基地涉及的工程項目眾多，不僅需要投資建設風電場，同時需要規劃建設跨區域高壓輸電工程，保證風電送出通道的暢通，另外，仍需建設配套調峰電源和無功補償裝置，以保障大功率風電的消納問題。我國現行標準規定的風力發電接入系統的補貼費用過低，也缺乏完善的配套投資補償機制，使得配套投資很難按時收回，在客觀上限制了風電的大規模開發與消納。

2.2政策原因分析（1）項目審批漏洞根據政策規定，對于5萬kW以上風電項目由國家發改委審批，而5萬kW以下的由地方政府審批，地方政府為了快速發展風電，將大型風電項目拆分建設，項目審批的漏洞導致風電建設缺乏統一規劃，造成小型風電場飛速增加，電網建設相對風電項目發展落后，風電消納困難。（2）消納政策不合理根據政策要求，電網企業需要無條件收購風電，且收購成本不比常規電源低，而由于風電的隨機性和波動性特點，電網企業需要付出額外的成本；對于其他電源企業，風電不僅占用了它們的發電空間，還需要為風電提供無償的輔助服務；對于用戶，無法直接從風電企業獲得電能。因此，當前電網收購風電的政策無法激勵電網、電源以及用戶主動積極地消納風電。所以，在某種程度上,目前電力體制的陳舊,束縛了風電的健康有序發展，有必要探索適合我國未來風電發展狀況的新政策。

3提升風電消納能力的措施

《2013中國風電發展報告》中指出，目前風電存在嚴重的消納問題，從直觀層面上而言，是由于風電的隨機性和不確定性，而實質原因是電力體制和政策機制上未針對風電發展做出相應的調整，以促進風電的健康發展。

3.1大力突破風電并網技術隨著風電規模和接入電網比例的快速增加，風電并網將影響電網運行穩定性，提高風電并網技術和控制技術水平是解決消納問題的重要手段。通過大力突破風電并網技術，使得風電場可以像常規電源一樣，具備低電壓穿越能力、有功無功功率預測以及在電網故障時保持并網等能力，為電網安全高效接納大容量風電提供重要的技術保障[10]。

3.2加快“風火打捆”跨區輸送通道建設我國風電開發較為集中在“三北”地區，哈密、蒙東和蒙西等風電基地同時具備大規模火電和風電開發的條件，由于風電利用小時數較低，單獨輸送風電線路利用效率低，需要和其他能源聯合輸送，既可以通過風電與其他能源的相互調節減小輸送功率的波動，又可以提高線路的利用效率。傳統的單純輸送風電的輸電模式如圖5所示，風電經輸電線路從送端電網輸送到受端電網，而煤炭資源經鐵道運輸到受端電網的火電廠轉化為電能。“風火打捆”輸送模式如圖6所示，在送端電網將煤炭的化學能轉化為電能，與風電同時經輸電線路從送端電網輸送到受端電網，其聯合運行示意圖如圖7所示。圖7風火打捆聯合運行示意圖采用風火打捆輸送方式，通道利用小時可達到6000~7000h，其中風電、火電利用小時分別為1800~2200h、5000~5500h。火電容量及風電保證容量均可參與電力平衡，容量效益較好。風火打捆輸送風電，通道年輸送電量高，電網設備利用率高，機組替代率高。

3.3完善風電并網政策法規（1）實行風電與電網統一規劃解決風電與電網統一規劃問題，重點應解決中央規劃和地方規劃相協調、電源規劃與電網規劃相協調。綜合考慮風電基地電網結構、電源結構和風電消納等問題，完善電力發展規劃，保證風電開發規模、開發時序和配套電源電網建設協調發展。優化調整電源結構，開發建設抽水蓄能、燃油燃氣機組等靈活調峰機組，保證電網安全穩定運行。（2）建立合理的風電補償機制與歐美等國分散式、小規模風電發電模式不同，我國主要采取大規模遠距離輸送的發展模式，因此，需要盡快建立適合我國國情的電價補償機制。目前采用的以千瓦時為補貼計量單位不適用于大規模遠距離輸電模式，不利于調動電網企業的投資積極性，因此，需要單獨測算電價以補償電網企業的投資和運行成本。（3）完善檢測認證體系建立并完善包括風電機組并網檢測、風電場并網檢測、風電機組設備認證在內的風電檢測認證體系，規范風電設備制造和并網接入，引導風電技術和管理水平的提升。

4結束語

大規模風電開發并網不僅對電網安全穩定運行造成影響，同時對相關政策法規提出了更高要求，風電消納問題已成為制約風電健康發展的重要因素。本文在分析我國風電發展特點的基礎上，論述了制約風電消納的關鍵因素，提出了解決風電消納的主要措施，包括大力突破風電并網技術、加快建設跨區域輸電通道及完善相關政策法規等，對保證大規模風電消納具有重要意義。

作者：曹衛琴單位：國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心