编者按 随着风电装机在电力系统中所占比例不断增长,风电对电网的影响从局部电网逐渐扩大到主网。对此,我国在风电基地规划之初,注重电网补强;注重对风电的优化调度,最大限度满足风电上网需求;积极开发电网友好型风电机组,促使风机逐渐具备有功、无功、低电压穿越等功能……正是在发、输、配、变、用等各环节的共同努力下,我国并网风电装机跃居世界第一。
随着我国八大千万千瓦级风电基地的持续建设,逐渐暴露出电网建设、改造步伐相对滞后,电网外送能力有限等问题,造成地区风电送出受限,特别在汛期和冬季,地区水电、供热火电机组与风电相互挤占外送通道的矛盾凸显。那么,如何在现有网架结构、现有断面稳定水平约束条件下充分发挥电网输送能力,最大限度的满足风电上网需求呢?
优化调度促风电出力最大化
9月10日,记者乘车迎着呼呼作响的西北风在甘肃省瓜州县的沙石路上行进着,戈壁滩上本没有路,安装风电的车走多了便趟出一条路,但仍崎岖不平。透过车窗,大风携黄沙碎石歇斯底里地肆虐着大地,而一排排迎风舞动的风机,则给辽阔、荒凉的戈壁滩增添了几分生机。随着越野车逐渐平稳起来,记者来到国投酒泉第一风电有限公司北大桥东风电场。
记者走进北大桥东风电场的监控中心,看到监控屏幕上显示着当前计划、当前出力、申请出力、瓜州断面裕度最小值等实时数据。国投酒泉第一风电有限公司副经理高斌详告诉记者:“这是有功功率自动控制系统,接收并自动执行调度部门远方发送的有功功率控制信号,确保风电场最大有功功率值及有功功率变化不超过电网调度部门的给定值。同时,当出力受限,且断面有裕度时,我们也可以向调度部门申请发电。”
风电运行的瞬时性、间歇性和不可控性给电网调度运行带来了很多问题。在甘肃河西电网,电源多、负荷轻,主潮流自西向东输送,限制断面多。同时,由于水电、风电的季节性特点,不同季节间水、火、风存在冲突,电网潮流变化复杂。在常规人工调度模式下,调度员既要考虑尽可能多发、多送风电,又要确保电网安全,调度难度较大。
“当时调度员要实时紧盯断面潮流,及时对风电出力进行调整,并通过电话下达指令,工作强度和复杂性大。”甘肃省电力调控中心调度控制处副处长傅铮对到访的记者表示,“而且,在人工常规调度模式下,控制速度难以适应风电变化速度,要么发生控制不及时,造成断面超限运行,要么对断面控制留有余度,不能充分发挥通道输送能力。”
甘肃省电力公司相关人士告诉记者:“在这种情况下,甘肃省电力公司在全国首建了风电有功智能控制系统,每5分钟分配、控制各风电场出力,尽可能高效地利用通道的输送能力,使地区风电总体出力最大化。同时,保证了调度计划的公平、严肃性。”
据了解,目前我国已建成了国调、分调、省调一体化的风电运行实时调度监测网络。建成覆盖26个省、全部570座风电场的新能源调度监测网络,实现了风电场与电网互联互通。
研发推动风电技术升级
由于受地区用电需求、网架结构、电源结构等条件限制,新能源优化调度只能在有限范围内发挥作用。因此,在设备端风电机组应具备何种功能将有助于并网,这成为业界关注的又一个焦点。
为此,9月18日,记者来到我国首家具备风电机组并网检测资质的单位中国电力科学研究院新能源研究所(风电并网研究和评价中心)了解到,截至目前,该中心可开展功率特性、噪声、载荷、电能质量、有功/无功调节能力、低电压穿越、电网适应性等7大类、共计45个子项的检测,成为国内最权威的风电检测机构,检测能力达国际先进水平。目前中心累计已完成80个机型的风电机组低电压穿越试验,19个机型的风电机组低电压穿越能力一致性评估。
据了解,国内对风电检测的重视来源于去年发生的多起风电大规模脱网事故。究其原因,是风电机组不具备低电压穿越能力所致。对此,按照有关部门的要求,不具备低电压穿越能力的机组,要尽快制定切实可行的低电压穿越能力改造计划,督促设备制造厂商配合实施。
中国电科院(300215,股吧)相关人士介绍:“早在2003年,德国的风电并网导则就要求风机须具备低电压穿越能力,我们在2007年认识到这个问题,才开始技术储备,并于2008年向国家申报了"863项目",2009年年底具备了检测能力,2010年开始检测。因此,科研机构必须要有前瞻性的研发,要进行技术储备,否则等出现如因低电压穿越能力缺失而出现的脱网事故,再开始研究就来不及了。”
“目前,德国等国家及IEC(国际电工委员会)标准已准备提出要对风机进行高电压穿越能力检测,维斯塔斯等国外风机厂商,不仅提出风机要具备高电压穿越能力,还提出风机要具备一次调频等高级功能,他们认为这样的风机才算完美。”上述相关人士指出,“事实上,国外有许多风机厂商都有专业机构在研究电网,尽管这会增加成本,但是客观需要。因此,目前我们也在开展无功电压等相关研究,未雨绸缪。”
此外,该人士还表示,IEC61400-21标准即将修订,在标准修订讨论中发现国外风机厂商正推动标准升级,通过标准升级淘汰落后技术,通过技术升级提升产品竞争力,而不是通过价格竞争占有市场。因此,国内风机厂商应主动开发电网友好型风机,要以技术进步来带动市场。其中,检测手段是检验产品质量的有效手段。
风电标准从无到有 达成共识
近日,大唐(通辽)霍林河新能源有限公司副总工程师王丛发对到访的记者表示:“目前风电场从可研、规划到建成投运,始终注重与电网企业密切沟通,并按要求安装SVG动态无功补偿装置,配置功率远程控制系统。”内蒙古通辽、辽宁阜新等多位电力公司的负责人也表示,地方电力公司对所经营地区内风电场的可研、设计审查严格,对风电场的线路、升压站等验收细节严格把关,注重电网补强,保证了风电的顺利并网。
据了解,此前我国一些风电场发生的风机脱网事故,不仅是由于风机不具备低电压穿越等能力所致,也有一些是因为风电场在做前期可研、接入专题时,电网网架不够坚强以及无功电压等问题没有解决好。因此,做好风电并网工作,除优化电网调度、发展电网友好型风机外,做好前期规划设计也十分重要。
对此,国家电网新闻发言人张正陵指出:“面对风电与电网规划前期工作不同步、建设工期不匹配等困难,国家电网主动与风电业主协调配合,超前开展前期工作,千方百计加快风电送出工程建设,尽最大努力满足了风电接入电网的需要。”统计数据显示,2006年以来,国家电网累计投资风电并网工程458亿元,建成风电并网线路2.53万公里,新(扩)建变电站420座。
同时,风电发展初期,风机技术标准缺失,制造门槛低、厂商品牌众多。对此,国家电网加快标准体系建设,先后编制修订了28项企业标准,涵盖系统接入、调度运行、并网检测等关键环节,形成了完善的企业标准体系,同时,积极参与风电行标、国标编制,其中,行标编制33项,国标编制17项。
“我国风电发展最令人欣慰的,一是并网风电超过5000万千瓦,另一个是经过多年磨合,风电、电网等对风电的相关标准、技术等形成共识,共同对待风电给电网带来的问题和电网给风电支持的问题,风电和电网形成了良性互动、共同发展的新局面。”国家电网副总经理舒印彪说。 |