汪宁渤：甘肃风电并网储能项目进展及应用创新模式

汪宁渤：甘肃风电并网储能项目进展及应用创新模式

甘肃电网凤电中心主任

第一，简单介绍一下项目的基本情况和背景

我国风能资源逆向分布特点突出，风光资源逆向分布导致大规模风电随机波动性，以及送出消纳等一系列问题矛盾突出，其中如何平抑风光电的随即波动性成为大家普遍关注的问题。

这是逆向分布基本数据，2015年到2016年基本上都是这样，风电80%集中在三北地区，光伏60%以上集中在西部地区，我国用电负荷80%集中在东南部地区，与欧美国家发展模式显著不同，中国的风光电还是大规模集中开发，远距离送出，集中打捆外送的趋势，欧美国家靠近负荷中心，就近消纳的模式，两种不同的发展模式导致不同的特点。

甘肃在最早批准建设千万千瓦风电基地，同时甘肃我们看到敦煌750变电所，是距离甘肃省用电负荷中心兰州有1000多公里，相当于北京到南京这样一个距离，在这样一个点上，是目前全世界一个变电所集中规模最大的，在这个点上集中并网800多万将近900万的风电和光伏。同时，它的送出电压等级750千伏，集中并网等级是330千伏，在这个区域有330千伏变电所集中接入，也是目前集中接入电压等压最高输出最远的基地。在这样的情况下，这条双回路750千伏输电网络，就承载着1000多万风光电的输送能力。

甘肃现在整个风光电装机容量是1980万千瓦左右，其中90%集中在河西走廊，又其中大部分集中在看到最靠近新疆边上酒泉市瓜州、及其敦煌这样一个点上，这样远距离送出风电的波动性和运行控制等方面的问题就比较突出。现在已经调试完成，酒泉到湖南，这个项目和其他的地方有什么重大的区别，这是目前全世界唯一一个送端没有常规电源送端电网。所以在大家都为它的投产捏了一把汗，原来配套了400万火电，后来改成了200万，200万也要隔一、两年才能建成，没有常规电压，它直接配套了现在是1200多万，将近1300万的风电和光伏，其中900万的风电和300万的光伏，将来存在很多的问题。

第二部分，把大型能源基地的特点简单说一下

首先是风能资源的逆向分布，我们大型风电基地主要是大规模集中开发，远距离送出，同时我们中国现在目前装机容量超过30%的四个省份全部集中在西部省份，其中甘肃是40.7%，宁夏、新疆和青海都超过了30%。这个装机比例实际上比德国、丹麦风光电装机比例还要高，但是我们发电量比人家小，主要我们的弃风比较厉害。

这是区域的位置优势，甘肃正好处在可再生能源基地群中心地带，我们西边是新疆，南边是青海，东边一点是宁夏，北边是内蒙西部刚好处在这样一个地带，而且装机规模风电是国内第三，它可以排到世界第七、第八，光伏国内排在第二。在国际上也是可以排在第七的样子。

优势主要是既有比较好的风能资源，又有比较好的土地资源，同时还是处在我们的输电通道和交通枢纽这样一个位置，本身河西走廊通道和枢纽刚好在这样一个地方。尽管问题比较多，但是有一些指标还是可以介绍，比如说年发电量占全省2016总发电量18.6%，占全省用电量24%点几，我们最大日发电量占全天日发电量50%，最大负荷按今年的数，超过了用电负荷60%，这样一些指标，实际上尽管整个风电、光伏发展大家说问题很多，但是这些数据实际上逐步的在甘肃这样的省份风电和光伏已经逐步从依附性电源、辅助电源正在向主力电源转移。换句话说，它的风光电装机容量，去年年底如果不投产火电机组，不投产一个大的火电厂，我们的风光电已经超过了火电，成为第一大电源了。

现在火电40%刚过，风光电40%，水电百分之十几，呈现这样一个格局。我们风光电的增长速度很快，风电十年增长了200多倍，光伏是五年增长了300多倍，在这个过程当中，整个风光电与全省最大用电负荷之比，我的风光电比我的用电负荷多了48%，如果和最小负荷比多了将近70%，69%。按照过去讲的穿透率，我们的穿透率148%，别人听不懂，穿透率超过100%，同时又是这样一个整个集中并网规模最大，送出距离最远这样一个基地，所以在这个里面，跟别的地有很多不一样。同时整个弃风、弃光的情况，2011年脱网的事故，在国内造成了显著的影响，2011年仅大规模脱网事故国内统一8次，5次发生在酒泉这个区域，这个区域距电网末端而且薄弱，风电的随机波动性也是比较突出。

第三方面，风电出力波动

当时装机容量没有达到现在的水平，每15分钟一个点统计，全年风电出力波动特性，这个是典型日负荷的曲线，这个是爬坡速度最快，选了这样一个点，从很大的幅度降下来，降得很低，很快的上去，典型这样一个情况。这个是从出力和四个典型风电厂，出力变化率的曲线，全省总的一大片地方，出力波动相对比较平缓，但是每一个单个的出力变化率都是很快的。这个是出力概率分布区间和出力的变化率，在这个下面，如果说前面那个曲线看着比较不清晰，99%的概率条件下，最大出力实际上只有0.55，用一个通俗的话说，95%以上保证率条件下，出1千万的风电，最大出力小于550万的。上面是它的出力分布的概率一个区间。

第四部分，关键技术

前面讲的出力波动，反映出我们对于特性的掌控，和对储能相应一种需求。这个项目实际上是我们和李主任一块做的国家863项目一部分，其中既包含了锂电池储能，也包括超级电容储能这样一些功能，同时还有一些其他的功能，我重点介绍一下储能，我们在储能跟别的地方做的不太一样，既有锂电池储能又在风电机组上加装了超级电能的储能，既有平抑波动的能力，因为超级电池的储能和锂电池的储能具有显著的特性。在整个里面选择了这样一个比较小的规模一个风电厂，加装了1兆瓦时锂电池储能，选择了3台风电机组。

这就是锂电池储能接线图，实际上这个容量还是比较小的，仅仅平抑一下冲力波动，这个是接线的示意图。这个这是研究锂电池储能的策略图，在充放电模拟策略图。在风电机组、机舱内部加装超级电容的图，3兆瓦是分

两个部分，在每部分分别装备了一个150千瓦。这个是直流母线和超级电流电压变化，以及控制策略一个图，这个是有功变化率，和超级电流直流母线仿真的图。这是充电电流变化一个图。这是一个风能和风电联合运行这样一个图。这是一个超级电容变化从响应特性一个图。这个是调整结构图和超级电容争议调整的图，这是超级电容与电网电压的关系和变化一个图。这个是储能功率分布密度这样一个过程图。这个是电压和储能的关系这样一个曲线图。

第五部分，示范工程建设

实际上我们这重点是一个超级电容和锂电池，通过锂电池研究希望提高它的可调度能力，超级电容主要提高它的支撑能力和其他的配合起来共同来改善风电并网的特性。这是我们最后项目的一个相当于一体化监控平台，把包含风电其他的控制以及锂电池储能和超级电容控制一体改造的控制的平台。实现了对整个风电厂多种功能集中的管控。这是风电机组加装超级电容，在风电机组的机舱里面，并且实现了原来预期一些功能。

这是我们改造完全以后，通过现场的实测，相当于借用了EDR穿越检测设备，现在风电机组基本都不具备的低电压耐受的检测，什么意思，原来想测的电压更低，最后做的时候调了几次，调的不是特别准，调到72.23%，

在这个时间实现了5秒钟的时间里面，电压跌落到72%点几以后，继续输出有功功率，并且实现了整个电压的支撑能力和电压耐受能力，不仅仅有低电压穿越能力，还有低电压耐受能力和支撑能力，整个加装机组以后，风电机组性能优了明显的改善。