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朱紹文:完善分布式風電接入電網運營機制促進風電持續健康發展

2012-03-04 來源:cnwpem.com 瀏覽數:1914


2、容量比例的制約因素
  過去對風電場能否接入電網,多采用簡單的容量比例規定,即風電容量不能超過電網總裝機容量的一定百分比。百分之十曾經是國外較普遍的說法。在國內,也有著各種不同的要求。在原電力工業部水電農電司提出的電力技術標準《風力發電場可行性研究報告編制規程》(DL/T 5067-1996)條文說明中規定:“如本地區風電場總容量占電網統一調度容量的5%以下時,無需考慮采取措施;當超過5%時,本項目應與電網調度機構協商,采取措施或限制項目規模。”
  目前天津風電規模總體較小,2011年底天津裝機17.9萬千瓦,僅占天津電網總裝機(1129萬千瓦)的0.158%,遠未達到5%的比例,因此這一規定并未給風電全局發展帶來不利限制。 在發達國家對容量比例的認識,在歐洲一些地區,風電在電網中的比例已經達到20%;在丹麥西部,冬季大風夜晚,風電所發電量已高達電網用電量的50%(引自:《風力12在中國》,P104)。
  在2006年2月北京舉行的“中國風能技術論壇:風電接入及并網研討會”上,來自美國、歐洲和國內專家的主流意見是:風電裝機達到電網容量的10~20%,目前在技術上沒有障礙。有的國外專家提出風電比例可以達到30~40%。
3、分布式風電對電網影響的兩個主要方面
在天津市目前技術條件下,風電接入電網的不利影響主要有以下兩個方面:
  (1)對電網穩態與暫態運行質量的影響。
  (2)由于風速的隨機性分布,導致風力發電功率的隨機變動,加大了電網的負荷調節負擔。
  目前風電場的電壓與無功功率調節方式:各類風電機組尚不具備類似火電或水電那樣的按照電網電壓波動隨機調節勵磁的能力,而只能采取固定(或接近固定)功率因數(接近1,一般為±0.95)的方式運行,負荷所需要的更多的無功功率只能靠風電場變電所設置電容無功補償裝置和電網其它機組承擔。
  當電網發生電壓閃變和波動時,即電壓瞬間降低時,傳統的風電機組保護會立即斷開與電網的連接,而現代的風電機組與電網保持著連接;從電網安全運行的角度看,一般希望在發生事故時,發電機組不應立即解列,而應該堅持運行一個短時間,并盡可能提供較大的勵磁電流,保持一定出力,以協助電網故障階段的保護快速切除,保障電網的安全穩定運行。
  當電網發生短路或電壓波動時,風電機組的具有低電壓穿越能力,當電網短路時,機組具有提供穩態短路電流的能力,機組與電網的保持連接風機不間斷運行,向電網提供無功支持的能力。
  目前我國的大部分風電設備廠家已經設計了具備了“低電壓穿越”功能的風電機組或者對不具備了“低電壓穿越”功能的風電機組進行了技術改造,這是應對電網上述合理要求的一種積極反應,這方面風場和設備廠家已做了大量工作。
4、分布式風電對電網影響是可控的
  隨著風電裝機容量的不斷增加,有以下因素將對電網負荷調節帶來有利影響:一是在不少時段,風速在一天24小時的變化規律近似電網負荷的變化;二是不同地域的風電場,風速的時序分布不同,發電功率時段會互相錯開,實現削峰填谷。
  分布式風電是不完全可控的和不完全調節的能源,其發電功率的變化規律如完全有可能與電網負荷的需求相反,這就必然要增加電網的負荷調節負擔;在個別情況下,需建立相應的儲能或者調峰容量以適應電網的需求。
  但分布式風電對電網負荷影響的程度,可能遠小于人們的想象,有資料(《風力發電》2005年第二期:“風電場對地區電網系統負荷的影響”,作者:李慶,陳默子,王偉勝)根據實測結果得出結論:風電場增加了系統負荷變化的幅度,一個30MW的風電場對最大負荷380MW電網的影響,其負荷變化的標準偏差增加了約2%,文章認為:通過預測風電場出力可以較好地解決此問題;《中國風能》2006年第二期刊登了美國EnerNex公司幾位專家的文章“用模型預測風電對電網的影響”,其對實際運行數據分析后得出的結論是:對屬于Xcel Energy公司(美國第四大能源公司)管理的電網,負荷為9000MW,當風電裝機為1500MW時,該電網只需增加8MW的調節需求量;并為此增加每兆瓦時風電4.37美元的成本費用(約合人民幣3.5分/千瓦時)
三、分布式風電與電網和諧發展的關鍵在于觀念轉變
  在現階段,風電能否與電網和諧相處、共同發展,關鍵在于認識上實現觀念轉變。目前觀念之所以難以轉變是因為電網沒有站在發展可再生能源是國家戰略的高度來認識風電,支持風電,發展風電,完善風電;同時對電網公司缺少強制其消納風電的約束。
1、電網在接納問題上樹立對風電適當照顧、改變風電與常規電力“一視同仁”的觀念
  在現階段強調“一視同仁”,規定同樣標準、提出同樣要求實際上就是對風電這個新生兒的苛求。在不對電網安全運行造成明顯影響的前提下,應該適當放寬風電上網標準,鼓勵風電上網。
2、從被動限制轉變到主動適應
  目前,大多數電網公司對風電的態度是根據電網的現狀,在基本不影響電網運行條件的前提下,考慮風電能否接納以及容許接入的容量。如果能換一個思路,像滿足其它電源項目的送出要求那樣,根據規劃建設風電場的需要,綜合考慮電網自身的規劃與發展建設風電送出工程,則很多矛盾很可能在規劃和發展中就解決了。事實上,歐洲一些國家都是由電網公司負責把電網架設到風電場,甚至是農戶的一、兩臺風電機組的。這是他們風電得到快速發展的有利條件之一。
3、樹立依據國家法令堅決支持風電等可再生能源發展的法治觀念。
  《中華人民共和國可再生能源法》中已經明確規定:“國家鼓勵和支持可再生能源并網發電”;“電網企業應當與依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發電企業簽定并網協議,全額收購其電網覆蓋范圍內可再生能源并網發電項目的上網電量,并為可再生能源發電提供上網服務”;“電網企業為收購可再生能源電量而支付的合理接網費用以及其他合理的相關費用,可以計入電網企業輸電成本,并從銷售電價中回收”。第二十九條:“違反本法第十四條規定,電網企業未按照規定完成收購可再生能源電量,造成可再生能源發電企業經濟損失的,應當承擔賠償責任,并由國家電力監管機構責令限期改正;拒不改正的,處以可再生能源發電企業經濟損失額一倍以下的罰款。”這些規定為電網企業支持可再生能源,并合理解決其支出成本問題創造了良好的條件。
四、幾點建議
  吸收國內外經驗,適應中國國情,并不斷完善分布式風電場接入電力系統運營管理辦法;辦法中既要針對風電機組提出保證電網安全運行的技術性能要求,也要有對電網規定接受風電入網的適用標準。
  根據2009年國家標準化管理委員會下達的標準修訂計劃,中國電力科學研究院起草的國家標準GB/T19963-2011《風電場接入電力系統技術規定》,已經正式頒布,并于2012年6月1日開始正式實施,這是貫徹《可再生能源法》必備的實施細則之一,是在廣泛征求各方面,特別是風電場運營管理業界的意見后形成的。
  在分布式風電裝機較多的電網,適當增加備用容量,擴大調峰能力,同時建立對風電調峰安排的旋轉備用機組給予經濟補償的機制,補償費用應與風電上網電價差額、風電接入系統建設費用一樣,納入費用分攤;這是現階段解決風電調峰與電網矛盾問題的有效途徑;在電網規劃時,應考慮能適應當地風電的發展需要。
  加快各種類型風電機組計算機建模等研發工作進度,要求風機制造廠家按國家標準規定的要求提供機組的模型參數;在風電前期工作中推進開展風電場對電網影響的數學模型分析,逐步摒棄按容量比例確定風電能否上網的不合理規定,建立通過仿真計算,得出風電場對電網影響的計算數據,據以確定風電場能否接入電網以及接入時應采取措施的新工作方式。
加強風電對電網影響的實際觀測分析。
  對已建成分布式風電場對電網究竟造成了多大影響,現代技術已經具備了多種手段,有些機構也在這方面做大量工作;建議加大工作力度,取得實際數據,用實踐結果檢驗認識的正確性。

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