关键词：大容量；风电远距离；经济性
1前言
在全球范围内一次能源受限、可持续发展的绿色能源形势下，电力工业正推动市场化进程。这从客观上要求电力系统规划时需充分考虑优化电源结构、绿色生产的问题，为寻求科学经济的电力供应提供有力决策支持，从而促进电力工业健康、稳定、协调的发展。优化能源结构，大力幵发利用可再生能源和新能源，是我国能源可持续发展的战略需要，也是我国制定的能源发展长期政策。随着环境和能源问题的日益突出，可再生能源发电在全球范围内迅速发展，其中风力发电的发展速度最快、技术最为成熟。
2远距离风电闭锁的实现方法
2.1技术原理
安全监控系统采用工业监控技术，通过远程风筒传感器、监控探头实时监控风筒运行状态和环境瓦斯浓度，在掘进工作面局部通风机停止运转、风筒风量低于规定值或空气中甲烷浓度超限时，安全监控分站风电闭锁装置自动切断被控设备电源。根据此装置的原理，改变接线方法，增大断电控制器远距离断电所需电流，可以实现远距离风电闭锁。
2.2远距离风电闭锁的实现
根据对断电控制器的理论分析和监控系统操作方法研究，总结并提出了实现远距离风电闭锁功能的两种方法。方法一:在连接风机的监控分站上增加一组风机开停和风筒开停传感器装置，用风机开停和风筒传感器判断风机是否停风，把开停状态传感器设置为断电状态。停风后由开停状态传感器关联本机第一路模拟量和第二路模拟量(甲烷传感器)断电，或者关联所需要控制的分站的模拟量(甲烷传感器)转换为异地控制。另一台监控分站断电控制器执行控制，实现远距离、异地风电闭锁。这种方法断电时间在2s以内，适合巷道长度较远的控制(1km以上，2km以内)。方法二:将监测分站设置成“三模五开”风电闭锁形式，增设2台远程继电器，用风机开停和风筒传感器判断风机是否停风，利用远程继电器控制另一台馈电开关。因本身控制接点三分闭锁已不能起到常规断点方式，风电闭锁接点要接远程继电器的控制接点上，使用两台或两台以上远程继电器控制馈电开关，实现远距离、异地风电闭锁。这种方法断电时间在2s以内，适合巷道长度较近的控制(1km以内)。
3输电方案设置
3.1输电方案选择
现代电力系统中承担大容量远距离输电任务的主要是超高压或者特高压线路，330kV及以上的交流输电以及±660kV及以上直流输电的输送能力。当输电距离达到850km以上时，500kV及以下超高压输电已经难以满足要求，而中国“三北”地区与华东等负荷中心的距离普遍都在850km以上，为了能够保证三北地区多余的风电能够送出，必须使用750kV超高压交流、特高压交流或者直流输电方式。因此本文主要研究750kV超高压交流、1000kV特高压交流以及±660kV、±800kV直流输电方式的经济性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2输电距离的选择及其对输电能力的影响
考虑到“三北”地区距离负荷中心的实际距离以及稳定性对交流输电的限制，本文主要考虑输电距离在800~2000km时的风电成本变化。当输电距离超过一定距离后，线路的输电能力受到交流系统稳定性的限制将大大下降，为了保证线路的输送能力必须对线路作串联补偿。但是线路补偿度不宜过大，当串联补偿度大于50%时就必须分析系统的次同步谐振问题，过高的线路补偿除了增加投资成本以外还可能引发次同步谐振，损坏发电设备。
3.3输电容量的选择及其对风电场群年发电量的影响
风电场群的电能输出具有随机性和波动性，单个风电机组发电量达到额定发电出力的时间一般占总时间的1%~5%，若风电场群的地理范围很大，由于同时率等因素风电场群达到额定出力的时间比例会进一步下降，例如北欧风电场群的出力很少达到75%的装机容量水平。因此风电场群的最优输电容量往往小于风电场群的装机容量，具体最优输电容量应该根据当地的风电场群的实际情况决定。
3.4最优输电方案的选取标准
为了衡量各个输电方案的经济效益，把平均每度电的净现值成本作为评价指标，把每度电的净现值成本最低的方案作为最优方案，在目前厂网分开的大背景下，风电场与输变电项目的投资往往是两个不同的投资主体，输变电项目的投资方往往不关注风电场由于弃风导致的损失。但是如果从整体的角度来看，应将风电场的弃风损失纳入最优输电方案的评价标准中。
4算例分析
假设风电场群的总的装机容量为1000万kW，输电距离为800~2000km。750kV经50%串补后每回可以送电2500MW，输电距离不超过1500km；1000kV经50%串补后每回可以送电5000MW，输电距离不超过1500km；±660kV直流输电每回可以送电4000MW；±800kV直流输电每回可以送电6000MW。同时假设输变电项目一旦建成后运行能力立刻达到额定水平，中间无过渡期。输电项目的增值税按17%收取，城市维护建设税按5%收取（县镇），教育附加费按3%收取，所得税按25%收取，内部收益率取8%，基准收益率取8%，流动资金占总资金的0.5%，自筹资金占总资金的20%，贷款期限为18年，年利率为6.12%，为了简化计算，假设风电持续曲线为一直线，风电场群输出功率为0的时间为0。当输电距离从800~2000km变化时，不考虑弃风损失时的各输电距离下的最优输电方案及其输电电价、到网电价。从上述计算结果可以看出当风电场群的年利用小时数Tmax=1600h时，若输电距离在800～2000km之间变化，最优风电电价从0.689元/kW·h上升到0.788元/kW·h；当风电场群的年利用小时数Tmax=2000h时，若输电距离在800～2000km之间变化，最优风电电价从0.655元/kW·h上升到0.740元/kWh；当风电场群的年利用小时数Tmax=2500h时，最优风电电价从0.612元/kW·h上升到0.689元/kW·h。当考虑弃风损失后的方案与原方案不一致时，对应的γ值都小于1，这说明考虑弃风损失后评选出的方案相比于原来的方案，其输电成本的增加完全可以由风电场群所增加的收益来弥补。
5结束语
大规模风电场远距离接入后电网输电能力的计算将与以往有所不同，需要考虑静态电压稳定约束及系统中随机性因素如风速变化、元件故障等的影响，对进行概率评估；另外随着直流输电在风电外送中的应用，风电经直流通道接入的计算方法研究也十分必要。
参考文献：
[1]白丽飞.甘肃风电产业溢出效应测度及补偿机制研究[D].兰州大学,2014.
[2]张明理.含高比例风电的远距离输电系统暂态稳定性与协调控制研究[D].沈阳工业大学,2013.
[3]刘杨.大规模风电远距离接入电网的输电能力评估[D].华北电力大学,2013.
[4]朱梦舟,何永秀.大规模风电消纳输电电价研究[J].华东电力,2012,40(05):715-721.
论文作者:杨驰
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期下
论文发表时间:2019/11/29
标签：风电论文; 风电场论文; 距离论文; 方案论文; 最优论文; 电价论文; 传感器论文; 《中国电业》2019年第12期下论文;