風(fēng)力發(fā)電風(fēng)電風(fēng)電設(shè)備風(fēng)電網(wǎng)-中國風(fēng)電材料設(shè)備

甘肅酒泉千萬千瓦風(fēng)電基地送出面臨巨大的挑戰(zhàn)甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心汪寧渤二〇〇九年五月二十日主要內(nèi)容一、酒泉風(fēng)電基地概況二、風(fēng)電送出工程基本情況三、風(fēng)電送出面臨的巨大挑戰(zhàn)

一、酒泉風(fēng)電基地概況

甘肅省是全國風(fēng)能資源較豐富的省區(qū)之一。根據(jù)《甘肅省風(fēng)電工程規(guī)劃報告》和氣象部門最新分析成果，全省在10米高度的風(fēng)能資源總儲量約為2.37億千瓦，風(fēng)能總儲量居全國第五位,10米高度的風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量在4000萬千瓦左右，可開發(fā)利用的風(fēng)能資源居全國第三位。分布趨勢由西北向東南逐漸減少。風(fēng)能資源豐富區(qū)為河西地區(qū)北部區(qū)域，年平均有效風(fēng)功率密度在150瓦/平方米以上，有效風(fēng)速時數(shù)在6000小時以上；可利用區(qū)為河西地區(qū)南部和省內(nèi)其他北緯40°以上的高山區(qū)，年平均有效風(fēng)功率密度在100瓦/平方米左右，有效風(fēng)速時數(shù)在4500小時左右。其中河西地區(qū)酒泉市瓜州縣被譽為“世界風(fēng)庫”，玉門市、阿克塞縣、金塔縣和肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)等地區(qū)風(fēng)能資源也十分豐富。且地域遼闊，具有氣候條件好、場址面積大且不占耕地、交通運輸方便等優(yōu)勢和特點，有著開發(fā)建設(shè)大型風(fēng)電基地的良好條件，開發(fā)利用前景廣闊。一、酒泉風(fēng)電基地概況

河西走廊西北部區(qū)域是風(fēng)能資源最為豐富的地區(qū)，約占全省面積的23%，年有效風(fēng)能儲量在800千瓦時/平方米以上，年平均有效風(fēng)能密度在150瓦/平方米以上，有效風(fēng)速時數(shù)在6000小時以上，可開發(fā)風(fēng)電裝機容量在4000萬千瓦左右。與國內(nèi)其他風(fēng)能資源較豐富的地區(qū)相比，河西地區(qū)風(fēng)能資源的開發(fā)有其獨特的優(yōu)勢和特點，具有開發(fā)建設(shè)大型風(fēng)電基地的良好條件，開發(fā)前景廣闊。充分利用河西地區(qū)豐富的風(fēng)能資源，把酒泉地區(qū)建成全國重要的大型風(fēng)電基地。酒泉地區(qū)是我國規(guī)劃建設(shè)的第一座千萬千瓦級風(fēng)電基地。目前，酒泉風(fēng)電基地一期380萬千瓦已獲國家核準(zhǔn)，二期按國家要求正在開展500－800萬千瓦規(guī)劃及前期有關(guān)工作。到2010年，酒泉風(fēng)電基地裝機容量達(dá)到516萬千瓦，到2015年達(dá)到1271萬千瓦，到2020年達(dá)到2000萬千瓦。一、酒泉風(fēng)電基地概況

酒泉風(fēng)電基地的優(yōu)勢①氣候條件好，有利于風(fēng)力發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行。區(qū)域內(nèi)風(fēng)力冬春強、夏秋弱；風(fēng)速年際、年內(nèi)變化較小，主風(fēng)向穩(wěn)定，無臺風(fēng)等破壞性風(fēng)速；境內(nèi)干旱少雨，相對濕度較低，不含鹽霧，冬季極限低溫不超過-29℃，適合風(fēng)力發(fā)電機組全年安全穩(wěn)定運行。②風(fēng)電場廠址面積大，有利于風(fēng)電場開發(fā)建設(shè)。區(qū)域內(nèi)未利用土地面積大10萬平方公里以上，風(fēng)能資源豐富地區(qū)大都位于廣闊平坦的沙漠、戈壁及未利用荒地上，地勢平坦開闊，可利用面積大，不占耕地，沒有移民安置等問題，土地成本低，適合風(fēng)電連片開發(fā)建設(shè)。一、酒泉風(fēng)電基地概況

③工程地質(zhì)條件好，有利于降低風(fēng)電項目建設(shè)成本。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定，最大凍土深度在2.0米左右；地基巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)較好，可滿足風(fēng)機基礎(chǔ)的建設(shè)要求。④交通運輸便利，有利于風(fēng)電設(shè)備運輸。河西地區(qū)交通發(fā)達(dá)，鐵路、高速公路貫穿河西走廊，大型風(fēng)力發(fā)電機組可十分便利的由鐵路轉(zhuǎn)經(jīng)公路直接運至風(fēng)電場內(nèi)。酒泉風(fēng)電基地概況河西新能源基地風(fēng)電項目建設(shè)進(jìn)度表序號項目名稱合計（萬千瓦）2008年2010年2015年2020年萬千瓦萬千瓦萬千瓦萬千瓦

合計2021564607557501瓜州北大橋風(fēng)電場55015145390

2瓜州干河口風(fēng)電場18015165

3瓜州橋灣風(fēng)電場60

60

4瓜州柳園風(fēng)電場10

55

5瓜州西湖風(fēng)電場350

3506玉門三十里井子風(fēng)電場1111

7玉門低窩鋪風(fēng)電場20155

8玉門昌馬風(fēng)電場80

80

9玉門七墩灘風(fēng)電場120

120

10玉門寬灘山風(fēng)電場200

20011玉門紅柳泉風(fēng)電場200

20012肅北馬鬃山風(fēng)電場240

240

甘肅風(fēng)電總裝機增長及展望情況統(tǒng)計圖（1997-2020）年份新增容量（萬千瓦)風(fēng)電總裝機容量（萬千瓦）19970.120.1220010.720.8420020.781.6220030.542.1620043.065.2220067.55512.775200721.05533.83200826.0359.862010456.145162015755127120207292021二、風(fēng)電送出工程基本情況科學(xué)合理的規(guī)劃電網(wǎng)是滿足風(fēng)電送出需求的前提條件，國家電網(wǎng)公司及省公司高度重視甘肅的風(fēng)電發(fā)展，為了適應(yīng)酒泉千萬千瓦級風(fēng)電基地建設(shè)的要求，國網(wǎng)公司牽頭組織完成了河西750/330千伏電網(wǎng)最大接納風(fēng)電能力、接入規(guī)劃方案、輸電規(guī)劃、大規(guī)模風(fēng)電適應(yīng)性四大課題的研究，根據(jù)上述四大課題的研究成果，快速啟動了電網(wǎng)規(guī)劃的修訂與調(diào)整工作，通過大幅度修訂“十一五”及“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃方案，全面加快了甘肅750千伏電網(wǎng)的建設(shè)速度；提出了包括與新疆750千伏電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的適應(yīng)酒泉風(fēng)電發(fā)展的2010年電網(wǎng)規(guī)劃方案，同時提出了與華東正負(fù)800千伏直流聯(lián)網(wǎng)以適應(yīng)風(fēng)電送出的2015年輸電框架規(guī)劃。通過超前規(guī)劃電網(wǎng)，為全省可再生能源發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。

二、風(fēng)電送出工程基本情況千方百計加快電網(wǎng)建設(shè)是緩解風(fēng)電送出矛盾的關(guān)鍵，省公司全力以赴加快了風(fēng)電送出工程的前期工作和電網(wǎng)建設(shè)，2008年已經(jīng)開工建設(shè)了750千伏白銀～永登送變電工程，力爭2009年年底前建成投產(chǎn)。完成了酒泉千萬千瓦級風(fēng)電基地配套電網(wǎng)工程—750千伏永登～金昌～酒泉～瓜州輸變電工程的前期工作，計劃今年上半年全面開工建設(shè)，力爭2010年年底前建成投產(chǎn)。同時加快了風(fēng)電場升壓站至公用變電所送出線路工程的前期工作和建設(shè)進(jìn)度。通過全面提速電網(wǎng)建設(shè)，為全省可再生能源發(fā)展保駕護航。

河西750千伏輸變電工程是酒泉千萬千瓦級風(fēng)電基地一期項目（516萬千瓦風(fēng)電裝機）的配套送出工程，是緩解酒泉風(fēng)電基地送出矛盾的關(guān)鍵性工程。該工程建設(shè)規(guī)模主要包括新建安西、酒泉、金昌三座750千伏變電站，擴建永登750千伏變電站，合計新建變電容量840萬千伏安；新建永登～金昌～酒泉～安西雙回750千伏線路2×848公里。該工程估算總投資105.75億元，其中變電投資56.1億元、輸電線路投資49.65億元、無功補償部分投資共24.14億元。該工程是國內(nèi)外750千伏電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和投資最大的項目，也是西北地區(qū)投資規(guī)模最大的電力建設(shè)項目。二、風(fēng)電送出工程基本情況2010年甘肅河西750千伏工程示意圖匯集風(fēng)電345萬千瓦匯集風(fēng)電171萬千瓦安西－酒泉酒泉－金昌金昌-永登線路長度kM279372196高抗配置MVar2×300，2×3004×210，4×210(50%可控)2×210，2×210高抗補償度%77.2%82.2%77.6%串補配置補償度%30.0%50.0%40.0%線路串補容量Mvar2×0，2×10762×1210，2×12102×0，2×1013圖示：紅色：750千伏藍(lán)色：330千伏除瓜洲變，其它風(fēng)電打捆接入的330千伏變電站低壓側(cè)均配置一定的SVC。風(fēng)火打捆馬鬃山：匯集風(fēng)電400萬千瓦玉門：匯集風(fēng)電291萬千瓦安西：匯集風(fēng)電580萬千瓦二、風(fēng)電送出工程基本情況酒泉風(fēng)電基地動態(tài)無功補償（SVC）裝置為了保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，經(jīng)系統(tǒng)計算，在750千伏側(cè)使用串補和可控高抗的同時，8座匯集風(fēng)電上網(wǎng)的330千伏樞紐站分別按照風(fēng)電接入容量的15～18％在低壓側(cè)也配置了SVC裝置，總?cè)萘考s700MVar，就地調(diào)節(jié)電壓和無功平衡。在風(fēng)電匯集和為電鐵供電的330千伏樞紐變電站低壓側(cè)安裝SVC裝置，可以有效抑制風(fēng)電出力起伏和電鐵沖擊引起的母線電壓波動，及時提供動態(tài)無功支撐并抑制諧波，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)調(diào)壓能力。如此大規(guī)模集中采用串補、可控高抗、SVC等FACTS技術(shù)聯(lián)合使用，在世界上也無先例。

三、酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

酒泉千萬千瓦級風(fēng)電基地超大規(guī)模集中開發(fā)、超遠(yuǎn)距離輸電的開發(fā)方式，突破了國際上小規(guī)模開發(fā)、分散式接入電網(wǎng)、就地平衡消納的風(fēng)電發(fā)展模式，全面改變了風(fēng)電發(fā)展理念、創(chuàng)新了風(fēng)電發(fā)展理論，可能面臨著巨大的挑戰(zhàn)。輸送能力問題：目前甘肅河西電網(wǎng)主網(wǎng)架電壓等級為330千伏，輸電線路全長約為1000公里，是國內(nèi)輸電距離最長、串聯(lián)變電所最多的330千伏線路，河西電網(wǎng)西電東送的能力僅為70萬千瓦左右，考慮張掖黑河等水電占用一部分電網(wǎng)送出能力，無法滿足現(xiàn)有的50萬千瓦左右的風(fēng)電的送出需求。

三、酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)酒泉陸上“三峽”風(fēng)電基地的建設(shè)需要，建設(shè)河西750千伏電網(wǎng)的西電東送的能力僅為180萬千瓦左右，無法滿足已經(jīng)核準(zhǔn)的516萬千瓦的風(fēng)電的送出需要。為此省公司與國內(nèi)有關(guān)研究院所合作開展了深入的研究，擬采取國內(nèi)外最先進(jìn)的750千伏串補技術(shù)，研制世界首創(chuàng)的750千伏可控高抗等多項最先進(jìn)的技術(shù)措施，同時通過750千伏電網(wǎng)與新疆聯(lián)網(wǎng)以提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平和輸送能力，有望將河西750千伏電網(wǎng)西電東送的能力提高到318萬千瓦?？紤]到風(fēng)電機組發(fā)電的同時率和就地消納部分用電負(fù)荷，勉強能夠滿足94%以上概率條件下的516萬千瓦風(fēng)電送出,仍然有6-7%的時間風(fēng)電大方式條件需要限發(fā)棄風(fēng)。2015年1271萬千瓦裝機容量的風(fēng)電項目，依靠常規(guī)的交流電在目前技術(shù)水平下難以將電力電量送到甘肅主網(wǎng)，即使采用了全世界最先進(jìn)的正負(fù)800千伏特高壓直流輸電技術(shù)，能否有效的解決2015年以后的風(fēng)電送出問題仍然需要進(jìn)一步研究。

三、酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

調(diào)頻調(diào)峰問題：發(fā)電、供電和用電必須同時完成的特點，決定了整個電力系統(tǒng)的總發(fā)電負(fù)荷必須隨用電負(fù)荷的變化而變化，要求電力系統(tǒng)內(nèi)必須有足夠的發(fā)電機組承擔(dān)隨著用電負(fù)荷變化而變化的調(diào)整能力，即發(fā)電機組的調(diào)峰能力；由于風(fēng)電具有“風(fēng)”的間歇性、波動性、隨機性的特點，決定了風(fēng)電的發(fā)電負(fù)荷難以保持穩(wěn)定，更不可能與用電負(fù)荷同步變化，必須有其他電源承擔(dān)起適應(yīng)風(fēng)電發(fā)電負(fù)荷變化的調(diào)整能力；因此具有風(fēng)電的電力系統(tǒng)除了要求滿足正常負(fù)荷變化的調(diào)峰能力以外，還必須滿足風(fēng)電隨機性的調(diào)峰能力。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

截至2008年年底全省最大用電負(fù)荷僅有803萬千瓦，甘肅電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機容量為1503萬千瓦，具備調(diào)峰能力的發(fā)電機組容量約為650萬千瓦，其中火電機組450萬千瓦、水電機組200萬千瓦；水電機組豐水期調(diào)峰能力弱、枯水期調(diào)峰能力較強，火電機組供熱期間調(diào)峰能力弱、非供熱期間調(diào)峰能力較強，受到水電、火電機組運行方式以及檢修等因素的影響，系統(tǒng)內(nèi)最大可能的調(diào)峰容量約為400萬千瓦；考慮事故備用、負(fù)荷備用等因素需要占用一部分調(diào)峰能力，另外電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的原因可能限制部分機組的調(diào)峰能力，全省所有機組的不同時期的總調(diào)峰能力約為250萬千瓦；考慮到其中約100萬千瓦的機組調(diào)峰能力需要用于用電負(fù)荷調(diào)峰，能夠承擔(dān)風(fēng)電調(diào)峰的發(fā)電能力僅為約150萬千瓦，根本無法滿足2010年516萬千瓦風(fēng)電所需調(diào)峰能力的要求。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

若考慮西北電網(wǎng)全部參與甘肅風(fēng)電調(diào)峰，需要行政管理體制和經(jīng)濟補償政策的配套。即使相關(guān)政策能夠全部落實，除了五省區(qū)自身的風(fēng)電調(diào)峰以外，能夠為甘肅提供的調(diào)峰能力也十分有限。2015年以后千萬千瓦的風(fēng)電項目，在現(xiàn)有技術(shù)水平下西北電網(wǎng)的調(diào)峰能力已經(jīng)無法滿足要求，需要在更大范圍或新的調(diào)峰技術(shù)才能解決調(diào)峰問題。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

3、電力接納能力、電量消納問題：

2010年甘肅全省總裝機規(guī)模約為2300萬千瓦，其中風(fēng)電為516萬千瓦，占總裝機的22.5%，2015年甘肅總裝機規(guī)模約為3300萬千瓦，其中風(fēng)電為1271萬千瓦，占總裝機的38.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國際上公認(rèn)的電網(wǎng)接入風(fēng)電能力不超過系統(tǒng)總裝機容量的10-15%的標(biāo)準(zhǔn)，甘肅電網(wǎng)接入酒泉風(fēng)電的能力存在問題。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

2010年年底風(fēng)電裝機容量達(dá)到516萬千瓦、年發(fā)電量約為108億千瓦時，2008年全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負(fù)荷803萬千瓦、省公司售電量529.22億千瓦時，受到金融危機的影響全省用電需求增長趨緩，預(yù)計到2010年全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負(fù)荷950萬千瓦、省公司售電量560億千瓦時。省公司售電量560億千瓦時中要消納108億千瓦時的風(fēng)電發(fā)電量，火電機組的利用小時數(shù)將下降到3000小時以下。2015年1271萬千瓦裝機容量的風(fēng)電項目，考慮用電量分別以年均8%的增長率增長，預(yù)計西北電網(wǎng)也難以消納。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

系統(tǒng)穩(wěn)定問題：2010年年底投產(chǎn)風(fēng)電規(guī)模達(dá)到516萬千瓦，其風(fēng)電送出主要依靠1000公里750千伏雙回線路，線路的充電功率會隨系統(tǒng)潮流、電壓的變化而變化。風(fēng)力發(fā)電的間斷性，將導(dǎo)致線路充電功率的大起大落，必然引起的整個系統(tǒng)電壓、頻率波動，電力系統(tǒng)存在頻率和電壓穩(wěn)定問題。為了滿足送出能力的要求，河西750千伏電網(wǎng)必須同時采取750千伏串補和可控高抗等多項最先進(jìn)的柔性輸電技術(shù)，另外，為了適應(yīng)風(fēng)電功率間歇性的特點，風(fēng)電場升壓站必須安裝15%-20%的動態(tài)無功補償設(shè)備（SVC或SVG）;750千伏串補、可控高抗和動態(tài)無功補償設(shè)備等柔性輸電技術(shù)在河西電網(wǎng)同時應(yīng)用，不僅可能產(chǎn)生次同步諧振等問題，還需要綜合研究柔性輸電的控制策略問題。因此酒泉風(fēng)電基地可能存在較大的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

2015年1271萬千瓦裝機容量的風(fēng)電項目，受到交流輸電技術(shù)和西北電力市場消納能力的限制，必須通過特高壓直流輸電輸送到華中或華北。750千伏超高壓交流與超遠(yuǎn)距離特高壓直流的組合，不僅國內(nèi)外缺乏建設(shè)與運行管理經(jīng)驗，世界上也缺乏成熟的電網(wǎng)技術(shù)理論支撐，理論研究和實際應(yīng)用的現(xiàn)狀決定了可能存在較大的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

酒泉風(fēng)電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

風(fēng)