大规模风电接入电网面临问题及建议

大规模风电接入电网面临的问题及建议
【摘要】：规模化开发已经成为风电开发的主要模式，但电网发展及资源分配并未及时跟上，造成风电发展受到极大的制约，风电行业面临弃风限电的巨大挑战。

本文对针对目前我国大规模风电接入电网面临的问题，深入分析了限电弃风问题的原因，最后提出了解决限电弃风问题的建议和措施。

【关键词】：风电接入电网限电弃风
自20世纪90年代初以来，随着风能最主要的利用形式——风力发电的发展十分迅速，世界风电装机容量的年平均增长率超过了30%。

风能将是21世纪最有发展前景的绿色能源，是人类社会可持续发展的主要新动力源。

当前，规模化开发已经成为风电开发的主要模式，但电网发展及资源分配并未及时跟上，造成风电发展受到极大的制约，风电行业面临弃风限电的巨大挑战。

一、风电发展特点
截至2012年6月，全国并网风电达到5258万千瓦。

其中，国家电网调度范围达到5026万千瓦，6年年均增速87%，我国已取代美国成为世界第一风电大国。

我国风力发电的发展呈现以下特点：（1）风电总装机容量快速增长，风电在电网中所占比重不断增加；在风能资源较丰富地区，风电在电网中所占比例可能达到很高的水平，某些地区电网中风电的装机容量有可能超过当地的负荷水平。

（2）单个风电场装机容量不断增加；现在已经有多个10万kw
以上的风电场建成投产，而且有多个风电场接入同一个汇流站的情况；将来还会有百万kw的风电基地出现。

（3）风电场接入电网的电压等级更高；我国大多数大容量风电场都通过升压后接入110 kv以上等级电网，将来可能还会有接入更高电压等级的风电基地。

（4）风电机组的种类不断增多，风电机组单机容量不断增大。

风电机组由早期的定速风电机组（一般在1 mw以下），发展到基于双馈感应电机的变速风电机组和直驱同步风电机组（一般在1 mw以上，有些地方生产的风电机组最大已经达到5 mw）。

我国风电发展越发呈现规模化，区域性开发的特点，电网的建设滞后成为风电发展受制约的瓶颈问题。

二、大规模风电接入面临的问题
规模化开发已经成为风电开发的主要模式。

但电网发展及资源分配并未及时跟上，造成风电发展受到极大的制约，造成风电行业面临弃风限电的巨大挑战。

所谓弃风，主要是指由于电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等原因导致的风机停止发电的现象。

事实上，三北地区风电资源丰富且相对集中，风能资源多但电力需求远远低于供电能力，面临着弃风不用的尴尬。

电力系统是一个复杂的动态稳定系统。

风电是一种间歇性、波动性电源，大规模风电的接入对电力系统的安全稳定运行带来新的挑战。

进入新世纪以来，特别是2005年以来，我国风电发展加速，连
续四年翻番，风电装机发展速度之快令世人瞩目。

与此同时，2009年以来，一些风电发展较快的地区风电并网的问题凸现，部分风电场由于限制出力而弃风的现象频频发生。

三、限电弃风的原因分析
弃风现象普遍存在，表明出现限电弃风有其具有普遍性的客观原因。

从全国范围来看，共同的原因主要有三个：
（1）由于近年风电发展速度过快，许多地区电网投资建设跟不上风电发展的步伐。

近十年，世界风电装机年均增长31.8%，成为全国最具吸引力的新能源技术，电网作为传统产业，投资吸引力远不敌风电。

（2）建设工期不匹配。

风电项目建设周期短，通常首台机组建设周期仅为6个月，全部建成需要1年左右；电网工程建设周期长，输电线路需要跨地区，协调工作难度大。

在我国220千伏输电工程合理工期需要1年左右，750千伏输电工程合理工期需要2年左右，在有些地方，由于管理体制的差异，建设周期更长。

（3）风电出力特性不同于常规电源，一方面风电出力随机性、波动性的特点，造成风功率预测精度较低，风电达到一定规模后，如果不提高系统备用水平，调度运行很难做到不弃风；另一方面风电多具有反调峰特性，即夜晚用电负荷处于低谷时段风电发电出力往往较大，即使常规电源降出力，当风电规模达到一定程度（大于低谷用电负荷），也难免出现限电弃风。

风电在我国刚刚进入规模化发展期，近年出现的较为严重的限电
弃风现象既有普遍性的原因，也有我国的一些特殊原因。

主要表现在：一是从项目审批程序上看，我国风电项目与电网项目审批脱节；二是从扩大风电消纳范围来看，风电基地消纳方向不明确，风电开发规划与电网规划不协调。

衡量一个国家风电利用水平的高低不是弃风限电的绝对数量，而是风电利用比例（即风电发电量占国内用电量的比重）。

适度弃风，并不意味着可以随意弃风，更不意味着降低风电的利用水平。

近日，电监会发布《重点区域风电消纳监管报告》指出，2011年风电发展主产地东北、华北、西北地区（以下简称“三北”地区）“弃风”电量达123亿千瓦时，“弃风”率约16%，对应电费损失约66亿元。

其中，甘肃和内蒙古东部地区弃风率超过25%。

“风电消纳难、弃风问题严重、风能利用率低等现象是我国风电发展过程中存在的重点问题，目前还未得到有效解决。

这是由多种原因造成的，其中，电网铺设不到位严重制约了风能的有效利用。

”这不仅造成大量资源浪费，而且严重制约了风电行业的健康发展，就连行业领军企业的日子也并不好过。

来自多家风电上市公司的上半年业绩预告显示，行业利润呈整体下滑趋势。

风电已然陷入激情后的迷茫。

以内蒙古为例，目前共投产风电场94座，其中44座运行时间达到每年2000小时以上，年运行不满1000小时的有13座。

而根据业界标准，每年运行时间超过1900小时的风电场才能实现盈利。

这意味着过半的风电企业将出现亏损、甚至严重亏损。

四、建议
我们认为‘边建设、边浪费’的发展模式必然会对整个风电产业造成不良冲击。

提高风电利用水平前提是要加快电网建设步伐，解决弃风限电问题。

科学认识风电的特性，科学认识风电，最终目的是要利用好风电，减少弃风，最大限度提高风电利用比例。

当前要减少我国风电限电弃风，首先要提高风电规划运行管理的水平，包括加强风电规划与电网规划的协调、项目审批的协调，加强风功率预测，将风电纳入年度方式统筹等。

五、结语
（1）风电作为洁净能源，是国家重点扶持的主要新动力源，因此对于风电的开发、利用应作系统的规划，电网规划要与之协调配合，同时对风电接入电网后的调度运行应作更加深入、系统的研究。

（2）在风电接入电网的初期，可适当的采用安全自动装置来解决风能送出与电网传输之间的矛盾，并不断完善，使风电控制更加公平、精确，并尽可能减小风电损失。

相信在多方共同努力下，风电事业的发展一定能在既有的基础上，步入更加健康、合理的良性发展之路。