大规模风电集中并网存在的主要问题及应对措施

大规模风电集中并网存在的主要问题及应对措施1（甘肃省电力公司风电技术中心汪宁渤 730050）

[摘要] 伴随着千万千瓦风电基地的陆续开工建设，中国大规模风电集中并网引发的一系列技术问题逐步显现，如何应对大规模风电集中并网的挑战促进风电健康发展，成为国内外广泛关注的焦点。本文以酒泉风电基地为例，分析大规模风电基地集中并网的特点和运行特性，研究了大规模风电集中并网存在的送出能力、调频调峰、消纳能力运行控制及安全稳定等方面的问题，提出了大规模风电集群控制系统的应对措施。

【关键词】大规模风电并网问题应对措施

1、甘肃风电发展及并网送出现状

1.1、酒泉风电基地规划建设情况

酒泉是我国规划八个千万千瓦级风电基地之一，也是国家第一个批准开工建设的千万千瓦级风电基地。近期国家批准了酒泉风电基地二期工程800万千瓦规划及300万千瓦开展前期工作。预计到2015年，酒泉风电基地装机容量将超过1500万千瓦，成为最早建成投产的千万千瓦风电基地之一

去年11月3日河西750千伏输变电工程的建成投产以来，酒泉

重大专项：“甘肃省科技计划资助:1002GKDA009”；工程技术研究中心：“甘肃省科技计划资助:1009GTGA024”。

千万千瓦级风电基地一期工程风电场陆续并网发电，截至9月底，甘肃全省并网运行的风电场30座，风电装机总容量440万千瓦，同比增加325.6万千瓦，占全省发电总装机容量的18.1%，全省共有风电机组3199台。酒泉风电基地并网风电场28座、风电装机容量426万千瓦；预计今年酒泉风电基地并网运行的风电装机容量将达560万千瓦，成为全世界集中并网规模最大的风电基地之一。

附图1 酒泉风电基地风电场分布示意图

1.2、大规模风电接入及送出情况

酒泉风电基地的一期工程主要集中在玉门、瓜州二个区域内，一期工程550万千瓦风电主要采用330千伏汇集，通过7座330千伏升压站和2座330千伏变电所汇集到甘肃750千伏电网。酒泉风电基地风电通过750千伏输变电工程输送到甘肃电网，2010年11月建成投产了酒泉千万千瓦级风电基地配套电网工程—750千伏河西输变电工程，该工程建设规模主要包括新建敦煌、酒泉、河西三座750千伏变

电站，扩建武胜750千伏变电站，合计新建变电容量840万千伏安；新建武胜～河西～酒泉～敦煌双回750千伏线路、线路总长度1696公里。该工程是国内外750千伏电网建设规模和投资最大的项目，也是西北地区投资规模最大的电力建设项目。

酒泉千万千瓦级风电基地几乎全部汇集到750千伏敦煌变电所330千伏母线并网，今年年底集中在该变电所并网的风电总容量将超过400万千瓦，是全世界集中并网规模最大的单个变电所，如此大规模风电基地通过一点集中并网，不仅与欧美风电发展模式不同，而且与国内现有的风电发展模式也存在较大的差异。在正常运行方式下，绝大部分风电电量需要输送到1000公里以外的兰州负荷中心消纳，是全世界集中并网规模最大、送出距离最远、汇集和送出电压等级最高的风电基地之一。

附图2 酒泉风电基地风电汇集及送出工程示意图

2、甘肃风电发展面临的主要问题

酒泉风电基地位于河西走廊西端，采用了超大规模集中开发、集

中接入超高压电网、超远距离输电消纳的风电开发方式，突破了传统风电发展理念，突出反映出了以下问题。

2.1.输送能力问题

常规河西750千伏电网西电东送的能力仅为230万千瓦左右，无法满足即将建成投产的560万千瓦风电送出需要。随着750千伏可控高抗投运，采取安全稳定控制技术措施，通过750千伏电网与新疆联网以提高系统稳定水平和输送能力。考虑到风电机组发电的同时率和就地消纳部分用电负荷，基本能够满足94%以上概率条件下的560万千瓦风电送出，但仍有6%左右时间需要限发弃风。

在现有技术条件下，750千伏河西输变电不可能满足2015年酒泉风电基地1400万千瓦装机容量的送出需要，即使新建甘新、甘陕750千伏第二通道，也仅能基本满足酒泉风电二期同意开展前期工作的300万千瓦风电送出需求。酒泉至株洲〒800千伏特高压直流输变电工程是酒泉风电二期工程建设的必要条件，通过〒800千伏特高压直流与750千伏交流联合送出，同时考虑增加就地消纳能力，能够缓解风电送出能力不足的矛盾。

2.2.调频调峰问题

预计2011年全省最大用电负荷为1210万千瓦，甘肃电网统调装机容量为2600万千瓦，具备调峰能力的发电机组容量约为800万千瓦，其中火电机组600万千瓦、水电机组200万千瓦；水电机组丰水期调峰能力弱、枯水期调峰能力较强，火电机组供热期间调峰能力弱、非供热期间调峰能力较强，受到水电、火电机组运行方式以及检修等各种因素的影响，全省所有机组不同时期总调峰能力约为400万千瓦左右；难以满足2011年580万千瓦风电所需调峰能力的要求。

考虑西北电网参与甘肃风电调峰面临着管理体制和经济补偿政

策等方面的问题。在现有技术条件下，预计2015年以后西北电网调峰能力已经无法满足酒泉风电基地千万千瓦风电发展要求，需新建调峰电源才能解决调峰问题。

2.3.电力电量消纳问题

今年年底全省总装机容量为2600万千瓦，其中风电580万千瓦，占总装机的22.3%；预计2015年全省总装机容量3500万千瓦，其中风电1400万千瓦以上，占总装机超过40%，远超过国际上公认的电网接入风电能力不超过系统总装机容量10-15%的标准。从电力平衡角度考虑，2011年全省最大用电负荷1210万千瓦情况下难以消纳580万千瓦风电电量。

从送出能力和消纳能力方面考虑，如能在酒泉地区新增100万千瓦稳定用电负荷，基本能够解决酒泉风电基地560万千瓦风电送出与消纳问题。2015年酒泉至株洲〒800千伏特高压直流输电建成投产，如能在酒泉地区新增300万千瓦的稳定用电负荷，酒泉风电基地1400万千瓦风电送出与消纳问题基本能够解决；如果新增用电负荷不足或风电开发规模增加，仍然会存在限制风电的问题。

2.4.系统稳定问题

2.4.1无功电压问题：

2011年底酒泉风电基地560万千瓦风电送出主要依靠750千伏双回线路送到1000公里以外的兰州，输电线路的充电功率会随系统潮流、电压的变化而变化，风电的随机性、波动性将导致线路充电功率的频繁快速变化，大幅度增加了电力系统无功电压的控制难度。

2.4.2有功控制问题

尽管风电场接入系统提出了风电场最大有功功率变化率规定，要求风电场必须具备有功功率控制功能，但由于现有风电机组不具备有