摘要:近些年,中国并网型风电装机容量增长明显,但是地区电力负载相对较小,电网调峰能力不足,外送通道容量不足且建设缓慢,这就导致了大部分地区风电出现大面积的弃风情况。尤其是在冬季,热电联产机组并网运行的情况下,电网额调峰裕度减小,这就更进一步限制了风电的并网。在此背景下,风电本地消纳成为解决当前问题的方法之一。
关键词:风电,并网,本地消纳
引言
在我国加快全面建成小康社会的进程中,伴随着能源需求的不断增长,能源问题也是我国面临的重要问题。开发和利用清洁能源是解决这一问题的有效途径。新能源和可再生能源具有清洁、持续性强等特点,而在现在技术条件下,风电是最具规模化开发条件的,技术手段最为成熟,商业开发利用前景最好的新能源发电方式之一。发展风电对于优化和改善我国能源结构,降低碳排放,减轻环境污染等具有重要的意义。风电的发展最大的瓶颈就是并网难的问题,目前解决并网问题的途径只有大规模建设电网。但是电网建设,尤其是跨区电网建设周期长,且电网的建设一直滞后于电源的建设,这必然导致在相当长的时间内,风电并网难的问题已经依旧会是制约风电发展的重要瓶颈。所以风电本地消纳就成为有效解决此类问题的方法之一。
1风电发展运行趋势与特点
近些年,我国并网型风电装机容量增长明显,以张家口地区为例自2005年起风电装机容量发展迅猛。2005年风电装机容量仅有66.85MW,而到2010年张家口地区风电装机容量为2807.9MW,增速远高于世界平均发展速度。
中国大部分地区电网接入的风电场从35kV-220kV 电压等级均有,普遍具有电压等级高、范围广、容量大等特点。风力发电的实际发电情况主要取决于实际风况,具有一定意义上的随机性。在现有的技术手段下,无法做到对风况的精准预报,这也就导致了对风电无法做到精准的调控。中国风电开发商较多,中国国电龙源集团、大唐集团、中广核集团等均有风电场,风机品牌繁多、机型复杂,厂家众多有金风科技、华锐科技、东汽、GE、西门子、Vestas等众多品牌。这也就导致了风机由于自身技术指标和自动调节功能的不同导致对电网产生不利的影响。
2风电并网特性分析
由于风电本身来源于风能,风能资源具有较强的随机性、间歇性、波动的特点,这就决定了对于任意一个风电场,由于风机的微观选址和风资源不确定性的影响,风电出力会大幅度的受到地区风变化的影响。在风电机组的任何时间,风电的间歇性和不稳定性都会得以体现,具有相当强额偶发性,这也就导致了对电网频率和电压稳定和电能质量存在较大的影响。
对搜集的数据进行大数据分析,可得在风电场在风场出力上面具有以下特点。
1、在不考虑紧急停机、故障检修停机的情况,风电场最大出力数据变化情况和风速数据的变化趋势具有较强的正相关性;
2、风电场日出力曲线中峰值和谷值十分明显,基本分布在凌晨零点左右到上午的出力最高,其余时间均处于相对的低谷状态。
3、从数据分布来看,风电场最小出力日基本为零,基本等于风电场停滞时的状态。
由此可见,在风电并网调节和电网调峰的过程中,反调峰率与正调峰率不在严格意义上按照既定的关系,也会出现风机出力日符合电力系统正调峰特性。这也在一定意义上说明了风电出力的不确定性。
3风电场限电情况根源分析
在实际并网发电和电网调度中,风电机组并网容量不能单一按照风电机组装机容量进行累加,需要考虑到风电场出力的不确定性和波动性。在实际进行风电场建设的过程中,风电机组由于布置较为分散而导致风电机组电能质量控制较为困难,在电压出现大面积波动的情况下,极易造成风电机组大规模的脱网,对电网运行安全造成十分严重的影响。风电作为技术比较成熟的新能源,在技术上具有自动化程度较高,清洁无污染等优点。但是,再考虑到电网的安全和稳定性程度上,作为电网的主要电源,必须保证这种电源具有相当高的安全性、稳定性、可靠性,以保证整个电网和供电体系的安全可靠运行。在现有智慧电网建设还比较滞后,调度手段比较单一的情况下,势必会为了保证供电系统的安全和稳定而限制风电的并网。
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许多电力企业在不考虑送出能力的情况下,储备和建设许多风电项目,这就导致了电网建设一直滞后于风电场建设,而且超高压、特高压输电线路的建立往往周期长于风电场建设周期。这也就导致许多上马的风电项目在接入电网系统时,由于缺少前期规划和接纳能力不足而无法接入。除此之外,张家口地区还存在本地用电负荷较小,电网峰谷调峰能力不足等限制风电并网的问题。
4解决风电场限电情况方案分析
在制定电网规划和风电发展规划时,充分考虑电网建设周期长,前期工作难度大等问题,通过行政手段或市场调节尽可能的统筹电网和电厂的规划和建设,要求风电项目在取得电网意见后才能进行项目核准程序。在电网建设过程中,充分考虑超高压和特高压输电线路的建设,优化和改善电网结构。在实际并网过程中,在现有调控手段和保电网稳定安全的情况下,加大跨省区调控力度,加强火电机组参与调峰,优先风电机组的并网。
加强本地区对风电的消纳,积极从需求侧寻找解决途径,通过加快推进试点项目建设,促进风电的就地消纳。
5风电供热的介绍
电力供热是通过电力替代燃烧化石燃料来产生热量的一种方式。风电供热是将风电作为热源,用电力供热系统和与之配套的储热设备或设施,以进一步增强整个风电供热系统的灵活性、稳定性和可控性。通过风电供热系统的实现可以提升风电的利用,降低电网对风电的消纳难度,以增加风电的经济效益。风电供热将风电作为热源可用于工厂热需求的满足和提供,也可用于冬季供暖尤其是北方地区冬季供暖的需求。
6调查地风电供热需要考虑的问题
6.1电热源的选择
在进行热源的选择时,首先要考虑具有较高的安全、稳定性,具有较好的可控和适应性。我国采用较为广泛的是电阻式锅炉,在调研过程中,电阻式锅炉具有较强的实用性,因此在张家口地区风电供热项目中,采用电阻式锅炉。
6.2热传递介质的选择
除了工业热源外,根据国家有关政策要求“民用建筑采暖供热的城市热网宜采用热水作为其供热介质”。水,具有比热容较大,价格低廉易得,对管道要求较低,方便与升压站、泵站或二次管网系统连接等优点。
在实际工业设计中,往往还需要考虑水处理循环设备、电气一次、二次设备选型设计、投资预算分析、环境影响分析等,本次只对可行性进行简单分析,对上述问题不做赘述。
7风电供热项目的保障措施
风电供热项目前期审批周期长,一次性投资成本较高,审批和协调社会资源较多,因此首先需要协调政府和相关企事业单位给与支持。争取列入国家战略性新兴产业(能源)中央预算内资金和有关各级财政的支持政策。合理热源企业和电力企业的采暖价格和电价水平,争取列入国家示范项目。电网企业要争取建设基金用于电网建设,减小风电供暖项目的成本投入,政府从政策上适当倾斜和补充,确保风电供暖项目的落地和建成。
8结束语
能源是国民经济发展的重要物质基础,也是人类生活所必须的物质保证。长久以来,大量化石燃料的燃烧带来了巨大的环境污染问题。伴随着经济社会的飞速发展,人类对能源的消耗日益加剧,这也势必会进一步加剧环境污染。而在我国加快全面建成小康社会的进程中,必然伴随着能源需求的不断增长,能源问题也是我国面临的重要问题。风电作为目前来说较为成熟的能源技术来说,解决风电并网消纳问题是重中之重。所以利用风电供热,对风电进行本地消纳具有很强的可行性。
参考文献
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[4] 郝晓宇.风电场弃风电量的利用途径研究[D]. 吉林大学, 2013.
论文作者:俞洋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/25
标签:风电论文; 电网论文; 风电场论文; 张家口论文; 机组论文; 装机容量论文; 项目论文; 《电力设备》2017年第25期论文;