风力发电与抽水蓄能发电结合优点分析

风力发电与抽水蓄能发电结合有点分析

--江宁 1005020236 罗谦

摘要：优化电源结构，积极发展风电等清洁能源的同时，却由于风力发

电的不稳定因素，对整个电网系统安全具有一定的挑战，然而抽水蓄能在稳定电网安全，调节电力系统中具有调峰、调相、调频、紧急事故备用更方面不可替代的优势。两者的相结合，对保障电网安全具有优势互补的重要作用。

关键词：风电抽水蓄能电网安全电力调节

随着国家的经济发展，对能源的需求逐渐加大，而电力，尤为重要。现今世界化石燃料的逐渐枯竭和污染，以及对可再生清洁能源的追求，不再单一依靠化石燃料进行发电，风电，核电，水电等等的可再生清洁能源显得格外突出，甚至一些发达国家已经逐渐减少火电所占比例。但是，在大力发展这些能源的时候，却出现了一个共同的的问题，那就是，受自然条件约束较多，发电具有很大的不稳定性，尤其在风电上较为突出。这就对大力发展智能电网的今天来说，是个不小的考验。

风电，具有其他发电方式所不具有的独特的优点，建设周期短，技术需求低，成本回收快，从图1可以看出，风电已经成为我国电力结构的第三大发电类型

图1

但是，风电却受到自然条件的约束较高，发电具有不稳定性。

根据国家风电发展规划，到2020年我国将建成哈密、酒泉、河北、吉林、

江苏沿海、蒙东、蒙西、7个千万千瓦风电基地、各基地规划情况见表1。预计到2020年，我国风电。太阳能的发展规模将分别达到1.5亿KW和2000万kW。我国新能源资源与能源需求在地理分布上存在巨大差异，风电，光伏发电等新能源远离负荷中心，必须远距离大容量输送，新能源发电集中开发和集中接入的特点非常明显，风电受当地风力变化影响，发电极不稳定，对电网系统冲击非常大。

我国七大千万风电基地规划情况万KW 序号风电基地2009年2015年2020年

1 新疆哈密0 460 1080

2 甘肃酒泉79.5 1271 1271

3 河北112.5 1078 1643

4 吉林152.

5 658 1018

5 江苏沿海101.9 698 1038

6 蒙东200.5 558 1022

7 蒙西335 1085 1945

总计982 5808 9017

表 1

华东电网现有风电规模较小，2008年底全网风电装机2400MW，随着国家风电等可再生能源发展鼓励政策效应的逐步体现，以江苏沿海千万千瓦级基地建设为主的华东电网风电将快速增长，2020年华东电网风电规模预计达到17000MW，风电与常规电源不同，具有很强的随机性，对电网而言，其发电容量的可靠性很低，大规模风电并入电网后，对电网调峰能力提出了更高的要求。而风电作为一种清洁能源，电网应采取相应的措施，尽可能接受风电场的全部出力。

风电对于电网调峰方面的影响主要体现在电网负荷低谷时段，如果负荷低谷时段风电出力很大，为了吸纳这部分风电，电网的火电将压负荷运行，势必增加电网的刁峰压力。根据江苏省风电基地在负谷低谷时段各出力段的电量分布情况，在负荷低谷时段，超出50%装机容量的出力对应的发电量不足全年电量的2%，超出70%装机容量的出力对应的发电量约占全年发电量的0.5%，因此，可以考虑在负荷低谷时段，当风电出力超出一定范围时，不再吸纳超出部分的风电出力。通过舍弃电网负荷低谷时段部分的风电电量可减轻电网的调峰压力，以减小电网调峰电源的建设规模[1].

以南方电网为例，说明抽水蓄能在南方电网安全稳定运行所发挥的作用[2]

1.保障电网安全可靠供电

抽水蓄能机组特点是启停速度快、工况转换灵活，在电力系统调节和事故备

用方面发挥极其重要的作用。通过削峰填谷，平滑了负荷曲线，通过调峰调相有效提高电网频率和电压稳定性，保障电能品质，在电网发生异常情况时紧急响应，保证电网安全。这充分体现出抽水蓄能电站是有效的管理工具。对南方电网而言，一是提高了系统调峰调频能力；二是提高了系统调压能力；三是增加了电网抗灾能力。

2.改善线路的输电能力，提高系统的动态效益

抽水蓄能电站有效提高了输电线路的利用率，降低了单位电量的输送费用，增强了“西电东送”竞争力，提高工程的效益。蓄能电站投入使用后，低谷时，“西电东送”线路可以满载运行，而高峰时，在主电网线路满载运行的情况下，蓄能电站依然可以供给周围的高峰负荷，从而减轻主网线路的压力。抽水蓄能还有显著的动态效益，主要体现在承担短负荷、事故备用、调峰、调相、提高系统运行可靠性等方面。

3.有助于促进风电等新能源的发展

随着全球能源储备不断减少，开发利用新能源得到了高度重视。目前，新能源以风电和太阳能光伏发电为代表，因其可再生、环保而得到迅速发展。但风电和太阳能具有随机性、间歇性和反调峰等特点，抽水蓄能电站良好的调节性能和快速负荷跟踪能力，可有效减少风电场等并网运行对电网造成的冲击，提高风电场。光伏发电和电网运行的协调性及安全稳定性。兴建抽水蓄能电站有助于推动风电和太阳能等新能源的建设和发展。

不仅如此，在提高核电站的安全方面也具有独特的优势。核电机组调峰时，容易出现轴向功率不平衡，造成局部过热，使燃料组建包壳破裂，从而造成核泄漏。由于蓄能机组通过发电和抽水工况转换来调节电网，核电机组可不参与调峰运行，从而大大提高核电的安全性，并保持长时间、满负荷、高效率运行。正是由于蓄能机组的配合，核电机组避免了频繁调整出力，保持了燃料组件包壳的完好性，极大提高了核电的安全性。

抽水蓄能作为一种重要的调节工具，是智能电网的有机组成部分，智能电网建设为抽水蓄能发展提供了难得的机遇。为最大限度的提高智能电网的安全稳定性和供电灵活性，抽水蓄能将根据装机容量及其在系统中的作用定位，优先规划建设大容量、有重大作用的抽水蓄能电站，进而规划建设较小容量的抽水蓄能电站进行局部甚至配电网的精细化调节，使不同抽水蓄能有选择接入不同电压等级电力系统，实现分级优化配置。

综上可知，抽水蓄能电站和风电的结合，甚至是其他发电方式的结合，具有着不可替代的优势互补的突出特点，在电网的安全性，稳定性方面有着独特的优势。

随着人们认识水平的提高，国家政策环境不断完善，我国抽水蓄能的可持续性发展能力将进一步提升，装机规模将不断扩大，在系统中所占的装机比重将不断增加；电网配置能力、能源消纳能力将进一步增强，电网高度智能化发展，风电等可再生能源将进一步得到充分开发利用。人类能源史上划时代意义的化石能源向可再生能源发展的历史变革在我国由此迈出实质性步伐。蔚蓝天空下，青山绿水中，抽水蓄能电站那一双双蔚蓝色的眼睛，将更加清澈，更加明亮。