大规模风电并网对福建电网的影响\现状及评估

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【摘要】经济的快速增长，要求“电力先行”，而福建省近年来的经济快速发展，在建设“绿色福建”的号召下，对清洁能源的渴求已近饥渴，本文以福建电网福州（主要是福清、平潭）和莆田、闽南地区的风电场大规模入网为背景，从风力发电场并网后对电网安全运行的影响进行分析；根据福建电监办对入网风电场的技术要求、规范等，着力于各风电场执行技术规范的实际情况分析，和对福建电网安全稳定运行的影响及评估。

【关键词】大规模风电并网影响现状及评估

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、福建风电的现状：

福建风电近年来发展迅猛，2013年以来福建电网新增投产了近十个风电项目，截止2014年6月底福建电网已投产风电场29座，并网总装机容量为1478MW，占统调总装机容量的4.16%。2014年上半年福建电网风电场共完成发电量18.97亿KWH。

二、并网型风力发电对系统的影响及对策：

2.1风速变化对系统电压变动的影响风力突增和风力突降是两种较为极端的风力变化情况，风机在风力突增过程中有可能向系统持续吸收无功，导致接入点电压变动幅度加大，幅度可能大于风力骤减引起的接入点电压变动，而过低的电压可能造成风电机的大规模脱网，继而造成系统电压的大幅突变，严重者将对地区的电网构成威胁。

2.2 接入点电压偏差对系统的影响模拟计算结果显示：在风电出力缓慢变化情况下，如果风机运行中功率因数为1.0（即不发出无功），公共连接点的电压偏差在0.1～9%之间。对接入点变电站的，部分母线电压不能控制在额定电压的－3%～+7%，最大偏差范围已接近额定电压的 10%。如果风机运行中功率因数可以保持在0.98（即持续发出无功），公共连接点的电压偏差较功率因数为1.0时更小，最大偏差可以控制在4%左右。而且母线电压也可以控制在额定电压的－3%～+7%。故可通过接入点增加无功补偿装置和风电机本身发出无功功率来实现母线电压的稳定。

2.3 风电并网对系统短路电流的影响 利用BPA软件的短路电流计算功能，对我省普遍风电场侧接入系统110kV母线的短路电流进行计算，结果显示风电接入的变电站110kV母线短路电流水平不会超过设备的遮断能力。

2.4 风电出力变化对系统频率的影响风电场对系统频率的影响取决于风电场容量占系统总容量的比例。根据欧美的一些统计数据，这一比例（也称风电穿透功率）达到10%是可行的。比如美国纽约州2008年高峰负荷33000MW，全州风电容量3300MW(约占高峰负荷10％)。截止2014年6月，福建电网的风电装机容量为1478MW，而全省发电装机容量达到43400MW，占比为3.41%，比例较小。风电出力变化对系统频率的影响在合理范围内。

2.5 风电出力变化对系统暂态稳定的影响 大规模的风电接入则会引起电网暂态稳定性的变化。 以2013年风电出力对主网500kV断面潮流的影响为例，在风电的不同出力情况下，福建各分区电网电力盈亏以及断面潮流分布有所不同，风电零出力与满出力情况下接入福建110kV电网后对电网暂态稳定性影响不大。福建电网的暂态稳定性仍可以满足要求。

2.6风电对电网调峰能力的影响由于风具有极大的随时性，风电场的负荷也具有极大的随时性，以2013年录得5Min最大变化幅度为181.95MW为准，福建电网接纳风电能力大致为1600MW。目前的装机容易为1478MW，满足要求，但要想进一步发展发电，必须加快福建电网调峰电源建设。

2.7风力发电月份偏重对全省发电情势的影响：

福建全省风力发电量主要集中在1、2、9、10、11、12月这六个月，占全年发电量的比例为69.24%，在风电行业内称为盛风期。而在福建电网中占据重要位置的水力发电在这几个月刚好处于枯水期，风电与水电在全年的发电量安排中形成互补，为福建省电网的调度带来方便，减少了全省的调度备用容量，优化了全省的电源结构，有利于统筹安排全年的发电计划。

2.8 目前风电场分布对潮流的影响

福建全省有29座风电场，全部分布在沿海用电量较大的一带，其中福州10座、莆田9座、漳州7座，风电场大部分位于负荷中心地带，这种分布不用考虑电力送出问题，避免了长距离输送电力的难题，对电网的结构和运行调度也是有利的。

三、目前电监办或电网公司为解决风力发电中存在问题提供的解决方案：

3．1 依照《福建电网发电厂及大用户并网确认检查项目及要求》（风电部分）、《电网调度管理条例》、《可再生能源法》和《国家电网公司风电场调度运行管理规范》等法规、制度要求，把好风电入网关，符合有关技术标准且经有关主管部门核准许可的风电才能签订并网调度协议，确保电网安全稳定运行。

3.2 加强风电运行和调度管理 依《福建省电网统调电厂运行管理考核办法》，加强风电考核力度，要求各风电场装备风功率预测系统，并对风电场功率预测精度进行评比考核，从技术层面上提供较为准确的负荷预测，降低风速变化对系统的扰动；在调度上，预留调节能力较强的水电站及LNG燃气电站与风电进行互补，加强风电高度运行信息报送的管理工作，为调度部门提供调度依据，并力求降低负荷的突变对系统造成的扰动，保证系统的平稳。

3.3建设新能源监测模块提高风电调度管理水平 将风电机组实时信息接入新能源监测模块中，提高功率预测精度，在充分利用风能资源的基础上，为用户提供高质量的电力产品。

3.4 依《风电场接入电力系统技术规定》（GB/T19963-2011）要求并网的风电尽快提高并开放低电压穿越技术，增强风电机抗干扰能力，保证风电机在受到一般条件下的干扰时，能躲过干扰，正常运行，减少系统的二次波动。

四、风电场执行相关规定的现状

福建省调实现了对全省的19座在运行的装机容量在40MW以上的风电场的统调，列入统调名单的风场总装机达1282MW，占全省风电总装机的86.76%；列入统调名单的19座风场均开展了风功率预测，并上传至省调的新能源监测模块系统，完善调度数据的统计分析；对通过低电压穿越能力检测的并网风机，开放低电压穿越，减少风机在外网波动时脱网的，从而减少对系统的反扰动；开展直调风电场样板机信息采集工作，丰富省调对风电发电特点的信息，更好地做好统调工作。

总结：综上所述，大规模风电并网对福建省网的影响主要表现在：风速变化对系统电压变动的影响、接入点电压偏差对系统的影响、风电并网对系统短路电流的影响、风电出力变化对系统频率的影响、风电出力变化对系统暂态稳定的影响、风电对电网调峰能力的影响、风力发电月份偏重对全省发电情势的影响。以上各项影响可通过加强技术规范、引导、实施、调度管理等，将消极方面降至最低，且以上的消极影响均在福建省电网的承受范围内；而最后二项关于风力发电月份偏重对全省发电情势的影响和风电场分布系统潮流的影响却是积极的。有必要在利用清洁、可持续能源方面和在负荷中心附近开发风电给予适当的鼓励。

参考文献：

1、福建电力调度控制中心《福建电网风电调度2014年上半年工作总结》

2、福建电力调度控制中心《福建电网风电调度2013年工作总结》

3、庞爱莉《风力发电场接入后对系统的影响》