万方数据鹄‰.浏”到2009年底.全国共建设风电场423个.吊装风电机组20367台(套).总容量2412万kW。
风电发电量累计达到516亿kW·h.替代标准煤1857万t.减排二氧化碳5719万t、二氧化硫29万t。
风电已经为我国的能源供应和节能减排作出了重要贡献。
1.2风电开发地域相对集中我国风能资源主要集中在“三北地区”(东北、华北及西北)。
截至2009年底.东北、华北及西北地区风电装机容蛩依次为627万kW、680万kW、210万kW.总计l517万kW.占全国并网容量的87%左右(见表1)。
表1三北地区风电装机容■Tab.1CapacityofintegratedwindpowerinNoaheaSt.NoahChina,andNoahwestpowergrids地区装饥容量,万kW上要分布地f≤东北电网627东二三省以及蒙东地区华北电网西北电网6802lO蒙匹及京津唐甘肃、宁夏.新疆除江苏海E千万千瓦级的风电基地外.我国规划的6个陆上千万千瓦级的风电基地(新疆哈密、甘肃酒泉、蒙东、蒙西、吉林、河北张北)全部集中在“三北地区”。
目前,内蒙古(蒙西、蒙东)、辽宁、吉林及黑龙江等省Ⅸ的风电最大出力已占到本网最小负荷的15%以上。
其中,吉林、蒙西已接近或超过了20%,大规模风电对地区电网运行的影响口益增强。
1.3风电场规模大、接入电压等级高我国风电发展具有规模开发的显著特点。
截至2009年底.全国建成装机规模lO万kW以上的风电场54个.总容量811万kW。
目前。
单个风电场的最大容量已达到45万kW(吉林同发),形成了以吉林白城、内蒙古通辽、赤峰及甘肃酒泉等百万千瓦级的风电群.随着风电场规模的扩大.以及远距离输送的要求.接入系统的电压等级也呈上升趋势。
根据对16个主要网省风电场接入情况的统计.目前接人220kV电压等级的风电场69个.容量为673.1万kW.占43%:接入110kV电压等级的风电场84个,容量为585.5万kW.占37%:接人66kV及以下电压等级的风电场74个.容量为318.9万kW,仅占20%。
根据规划.酒泉风电基地大部分风电场将直接接入750kV电网。
风电对电网的影响已经从低压到高压、从配网向主网延伸(见图2、3)。
1.4风电机组技术性能参差不齐截至2009年底.我国总吊装的2412万kW风电机组由国内外风电机组49家生产。
其中,外资企业19家,容量597万kW。
约占25%:内资企业25家,容量l778万kW,约占74%:中外合资企业5家,容图2我国风电场接入各电压等级装机容量比例Fig.2Capacitypmpoaionforwindfarmswithdifferentvoltagelevels图3我国风电场接入各电压等级个数比例Fig.3Numberpropor【ionforwindfarmswithdifferentvoltagelevels量37万kW,约占l%。
上述机组中,恒速感应风电机组占16.2%。
双馈变速风电机组占75.7%.永磁直驱风电机组占8.1%。
其中。
双馈琴!』和直驱型机组在技术上可以具备有功、无功凋节和低电压穿越能力等功能。
但由于我国目前无强制性要求和配置成本较高.国内风电机组基本都没有配备这些功能。
总体来看,我国并网风电设备种类繁多、标准不统一且技术性能参差不齐.调节^性能较国外有一定差距.不能完全满足电网要求。
尽管目前风电装机容量占总发电容量的比例不高.仅为2%左右.但由于风电发展速度较快且地域分布相对集中。
风电机组调节性能差异性大.且基本处于“自由运行”状态.风电已经成为影响部分电网安全运行的重要因素之一。
2风电大规模接入给电网运行带来的影响2.1系统平衡矛盾加剧.调峰调频压力增大风电具有部分时段的反调峰特性.这增加了电网调峰的难度。
根据对东北、蒙西和吉林电网的数据统计,风电反调峰概率分别为60%、57%和56%(东北电网风电典型目发电曲线见图4)。
吉林电网因风电的接入.1a峰谷差变大的时间达到2lOd.风电大量投入后的调峰问题已成为电网运行的突出问题。
万方数据图4东北电网冬、夏季节风电典型日发电曲线Fig.4TypicalcurvesfortheoutputsofwindpowerinNortheastPowerGrid此外.风电的间歇性和随机性增加了电网调频的负担。
据统计,2008年2—11月。
新疆地区风电在30min内出力波动超过9万kW达到347次.增加了电网调频的压力和常规电源调整的频次。
2.2部分电网电压控制难度加大随着大规模风电场接入电网.部分电网运行电压控制出现r『较大困难。
图5给出了2010年1月27日吉林同发风电场(全国最大风电场)的有功出力和接入点洮南变电站母线电压变化曲线.从图中可以看出.接入点母线电压受风电场有功出力影响大。
电压变化速度快.跟踪难度大。
图52010年1月27日同发风电场有功出力与洮南变电站母线电压Fig.5CurvesofactivepowerandbusvoltageinTongfawindfarmon27thJan.2010此外,据统计.受风电影响.蒙西电网锡林郭勒盟灰腾梁风电基地沿线变电站220kV母线电压全年维持在额定电压的1.1倍:新疆电网达风变电站110kV系统电压长期在113EV以下.为支撑110kV系统电压.该变电站220kV母线电压不得不全年维持在238kV以上。
运行电压调整十分困难.也对输变电设备安全造成了威胁。
风电场运行过度依赖系统无功补偿.也限制了电网运行的灵活性。
如蒙两塔拉地区500kV无功补偿设备停运时,220kV系统电压最高升至257kV。
2.3局部电网接纳能力不足风电场多处于电网未梢.大规模接入后。
风电大发期大量七网.电网输送潮流加大.重载运行线路增多。
热稳定问题逐渐突出。
如甘肃滔泉地区电网与主网联系相对薄弱(见图6),2007年以来,该地区风电、小水电快速发展,导致电网送出矛盾不断加剧。
尽管采用了过负荷切机以及变电站分裂运行等措施来提高输送能力.但仍有个别时段难以满足风电全部外送的要求.图62010年甘肃酒泉地区风电接入示意Fig.6IlustrationofintegrationofwindfarmsinJiuquanareaofGansuprovincein20102.4电网遭受冲击的几率增加风机本身抗十扰能力小强还会增加电网遭受冲击的频次,甚至导致事故扩大。
女n2010一04—12'1"23:30。
吉林电网同塔并架的500kV合松l、2号线发生故障.白城地区风电大量脱网.风电总加从事故前约78万kW快速降到10万kW.导致系统频率从50.00Hz跌落到49.85Hz(见图7)。
再如甘肃捡财塘和河南清源风电场自投产运行以来.受电铁和冶金等大型用户的影响.都曾因i相电压不平衡(未超过国家标准限值)保护动作发生风电机组跳闸停机.使电网遭受不必要的冲击。
2.5电网稳定运行的风险增加风电的间歇性和随机性增加了电网稳定运行的图72010年4月12日吉林电网风电大量脱网造成系统频率下降Fig.7FrequencyvarietiesforlossoflargeamountofwindturbinesinJilinpowergridon12thApril2010万方数据万方数据万方数据我国风电并网运行最新进展作者:裴哲义, 董存, 辛耀中, PEI Zhe-yi, DONG Cun, XIN Yao-zhong作者单位:国家电力调度通信中心,北京,100031刊名:中国电力英文刊名:ELECTRIC POWER年,卷(期):2010,43(11)被引用次数:10次1.戴慧珠;陈墨子;王伟胜中国风电发展现状及有关技术服务[期刊论文]-中国电力 2005(01)2.耿华;杨耕变速变桨距风电系统功率水平控制[期刊论文]-中国电机工程学报 2008(25)3.张红光;张粒子;陈树勇大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响[期刊论文]-电网技术 2007(13)4.ALEXIADIS M C;DOKOPOUOS P S;SABSAMANOGLOU H S Wind speed and power forecasting based on correlation models[外文期刊] 1999(03)5.FEIJOO A E;CIDRAS J Modeling of wind farms in the load flow analysis[外文期刊] 2002(01)6.关宏亮;迟永宁;戴慧珠异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制[期刊论文]-电力系统自动化 2008(04)7.贺益康;周鹏变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述[期刊论文]-电工技术学报 2009(09)8.舒进;张保会;李鹏变速恒频风电机组运行控制[期刊论文]-电力系统自动化 2008(16)9.PETM T;THIRINGER T Modeling of wind turbines for power system studies[外文期刊] 2002(04)1.王照亮.袁燕岭.郭仡威风电并网运行探讨[会议论文]-20092.李炜.张琳.宋璇坤风电并网系统问题探讨[会议论文]-20081.张冲.胡林献东北地区热负荷对风电消纳影响的研究[期刊论文]-新型工业化2013(6)2.肖永强.齐实福建海岸风电场水土流失影响指数研究[期刊论文]-中国水土保持 2012(7)3.钟胜.郭相国.田昕.李泰军哈密至郑州特高压直流对受端电网影响分析[期刊论文]-中国电力 2012(11)4.刘向向.王奔.张翔.马明智基于钒电池储能系统的风电场并网功率平抑控制[期刊论文]-中国电力 2013(8)5.李明节基于国际先进技术的风电调度研究与实践[期刊论文]-中国电力 2012(11)6.吴隆礼.王玫浅析风电大规模发展中的制约因素及对策——以东北电网为例[期刊论文]-华北电力大学学报:社会科学版 2012(6)7.王玫.赵晓丽中国风电发展经济政策回顾与分析[期刊论文]-中国能源 2011(10)8.秦睿.董开松.李臻.沈渭程.杨萍风电场地形对风电机组特性影响的检测评估系统[期刊论文]-中国电力2012(11)9.王龙风电并网的仿真研究[期刊论文]-计算机与数字工程 2012(2)10.赵振宇.令文君我国风电整机制造企业生态位状况定量评价研究[期刊论文]-能源技术经济 2012(7)本文链接:/Periodical_zgdl201011017.aspx。