蒙東風(fēng)電消納問題研究

蒙東風(fēng)電消納問題研究

1蒙東電網(wǎng)運(yùn)行問題分析1.1風(fēng)電存儲(chǔ)量快速增長(zhǎng),占比15%蒙東電網(wǎng)位于內(nèi)蒙古東部，包括四個(gè)獨(dú)立的省份城市：番禺、興安、通州和赤峰。截止2013年底,蒙東地區(qū)電網(wǎng)裝機(jī)容量2336kW,其中火電裝機(jī)1553萬kW,占總裝機(jī)容量的66.7%;風(fēng)電裝機(jī)743kW,占總裝機(jī)容量的31.5%,風(fēng)電裝機(jī)比例位于我國(guó)省級(jí)電網(wǎng)的前列。蒙東電網(wǎng)是典型“大電源、小負(fù)荷”外送型電網(wǎng),已形成由12回500kV交、直流線路構(gòu)成的聯(lián)絡(luò)線外送通道。蒙東地區(qū)擁有豐富的風(fēng)力資源,是國(guó)家規(guī)劃的8個(gè)千萬kW級(jí)風(fēng)電基地之一。近年來,蒙東地區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,裝機(jī)容量從2009年年底的200萬kW增長(zhǎng)至現(xiàn)在的752萬kW,年發(fā)電量從30億kW·h增至140億kW·h,裝機(jī)和發(fā)電量年均增長(zhǎng)率均達(dá)50%。蒙東電網(wǎng)已成為全國(guó)風(fēng)電消納水平最高、發(fā)展最快的省級(jí)電網(wǎng)之一。1.2風(fēng)電穩(wěn)定性不足,調(diào)峰能力偏低蒙東地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量大,外送通道輸送容量不足,棄風(fēng)限電問題時(shí)有發(fā)生。風(fēng)電接入系統(tǒng)后,其隨機(jī)性、間歇性、反調(diào)峰性的特性給系統(tǒng)的運(yùn)行和穩(wěn)定帶來一定影響,對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、電壓穩(wěn)定的能力提出更高要求。蒙東地區(qū)發(fā)展風(fēng)電需要解決的問題主要包括以下幾個(gè)方面:因電網(wǎng)網(wǎng)架原因限制風(fēng)電情況較多;電網(wǎng)調(diào)峰與接納風(fēng)電矛盾突出;技術(shù)裝備和管理水平有待提高;風(fēng)電消納市場(chǎng)空間不夠;各地風(fēng)電上網(wǎng)水平不均衡等。2風(fēng)電限電電量近年來,蒙東地區(qū)風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)不斷提高,但受東北區(qū)域負(fù)荷增長(zhǎng)放緩影響,東北電網(wǎng)調(diào)峰形勢(shì)更加嚴(yán)峻,在東北區(qū)域內(nèi)的風(fēng)電消納空間已十分有限。2013年蒙東地區(qū)風(fēng)電限電電量23.7億kW·h,風(fēng)電限電電量占風(fēng)電可發(fā)電量比例為14.5%。因此,如何進(jìn)一步提高地區(qū)風(fēng)電消納水平,減少“棄風(fēng)限電”仍是當(dāng)務(wù)之急。2.1蒙東電網(wǎng)“棄風(fēng)限電”問題分析表面看,蒙東風(fēng)電“瓶頸”的原因可以簡(jiǎn)單歸結(jié)為電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)度滯后,電網(wǎng)送出能力不足,但風(fēng)電消納能力不足才是風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵制約“瓶頸”。由于蒙東地區(qū)電力負(fù)荷較小,地區(qū)負(fù)荷不能夠平衡并網(wǎng)機(jī)組出力,外送負(fù)荷比重偏大,導(dǎo)致蒙東電網(wǎng)受外部電力市場(chǎng)影響較大,從而造成蒙東地區(qū)并網(wǎng)機(jī)組出力受限,機(jī)組利用小時(shí)數(shù)偏低,風(fēng)電消納困難。結(jié)合蒙東電網(wǎng)與東北電網(wǎng)實(shí)際情況分析蒙東地區(qū)并網(wǎng)風(fēng)電“棄風(fēng)限電”問題的主要原因有以下幾點(diǎn)。1)統(tǒng)一規(guī)劃功能減弱是產(chǎn)生“瓶頸”的直接原因。電源、電網(wǎng)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃,但電力體制改革以后電源、電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃的功能逐步減弱,在風(fēng)電連續(xù)多年超常規(guī)發(fā)展的背景下,統(tǒng)一規(guī)劃減弱造成風(fēng)電與電網(wǎng)建設(shè)速度不同步的矛盾逐步顯現(xiàn),統(tǒng)一規(guī)劃功能減弱、不執(zhí)行規(guī)劃和規(guī)劃管理控制不嚴(yán)是風(fēng)電面臨送出“瓶頸”的主要原因。2)蒙東電網(wǎng)所轄地區(qū)電網(wǎng)分片接入東北電網(wǎng),外送市場(chǎng)單一,東北地區(qū)近年經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢,負(fù)荷增長(zhǎng)乏力,對(duì)外部供電負(fù)荷需求較低。且東北電網(wǎng)與華北電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)通道不足,向華北等內(nèi)地電網(wǎng)輸電能力不強(qiáng)。3)電源調(diào)峰能力不足,擠占了風(fēng)電發(fā)電空間。蒙東電網(wǎng)供電負(fù)荷小,且存在負(fù)荷性質(zhì)單一,峰谷差大等特點(diǎn)。在外送通道輸送負(fù)荷容量受限的情況下,由于冬季火電供熱機(jī)組較多,占用風(fēng)電外送通道形成風(fēng)電“棄風(fēng)限電”。4)蒙東電網(wǎng)部分地區(qū)電網(wǎng)由于大量風(fēng)電接入,存在一定容量的網(wǎng)架熱穩(wěn)定受限問題。2.2網(wǎng)架熱穩(wěn)定限電方案下面以冬季系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)段數(shù)據(jù)為例,參考相關(guān)潮流斷面控制極限及相關(guān)穩(wěn)定規(guī)定,對(duì)風(fēng)電消納問題進(jìn)行定量分析。蒙東電網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)分布見圖1。截至2013年底,蒙東地區(qū)并網(wǎng)風(fēng)電容量742.8萬kW,見圖2。根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果得出最大消納風(fēng)電出力427.3萬kW。如果考慮風(fēng)電最大同時(shí)率為80%,受限出力166.9萬kW、限電率為28.1%。由于網(wǎng)架熱穩(wěn)定受限出力101.3萬kW,占額定容量的13.6%,其他限電負(fù)荷均為網(wǎng)調(diào)穩(wěn)定規(guī)定及電網(wǎng)調(diào)峰原因所致。其中“最大消納風(fēng)電出力”由規(guī)定條件下的潮流計(jì)算所得,“受限出力”=并網(wǎng)風(fēng)電容量-“最大消納風(fēng)電出力”,80%同時(shí)率=并網(wǎng)風(fēng)電容量×80%。下面以通遼地區(qū)為例,分析如下:通遼地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量387.93萬kW,電網(wǎng)冬季負(fù)荷高峰時(shí)段最大消納222.45萬kW,限制出力165.48萬kW、限電率42.65%,如果考慮風(fēng)電同時(shí)率最大為80%情況,限制出力87.89萬kW、限電率為28.32%。其中由于網(wǎng)架熱穩(wěn)定受限出力69.975萬kW(主要指寶嶺線、梨通線和個(gè)別風(fēng)場(chǎng)匯集聯(lián)絡(luò)線),占額定容量的18.03%,其他限電負(fù)荷均為網(wǎng)調(diào)穩(wěn)定規(guī)定及電網(wǎng)調(diào)峰原因所致。具體限電明細(xì)如圖3所示。以上定量分析數(shù)據(jù)均介于冬季系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)段,參考相關(guān)潮流斷面控制極限及相關(guān)穩(wěn)定規(guī)定計(jì)算所得。即便在供熱期,調(diào)度部門在滿足地區(qū)供熱要求的情況下也盡力控制機(jī)組出力,以保證地區(qū)風(fēng)電的接納。另一方面,在系統(tǒng)負(fù)荷高峰期之外時(shí)間,網(wǎng)調(diào)實(shí)時(shí)控制調(diào)整各外送斷面潮流并隨著系統(tǒng)負(fù)荷減小,對(duì)風(fēng)電的接納能力會(huì)大大縮減。3解決風(fēng)力消費(fèi)問題的措施3.1發(fā)展風(fēng)電,加強(qiáng)電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè),擴(kuò)展風(fēng)電消納范圍。目前蒙東地區(qū)和東北地區(qū)的電力主要在東北負(fù)荷中心遼寧地區(qū)消納。受宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)東北電力市場(chǎng)增長(zhǎng)緩慢,紅沿河核電等大型機(jī)組不斷投運(yùn),同時(shí)東三省都在大力發(fā)展風(fēng)電,蒙東電力外送形勢(shì)極不樂觀,必須通過建設(shè)500kV風(fēng)電匯集站和電力外送工程實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置,從根本上解決蒙東風(fēng)電發(fā)展的瓶頸。加強(qiáng)電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃,突出規(guī)劃的引領(lǐng)作用。緩解風(fēng)電送出能力不足的關(guān)鍵是必須堅(jiān)持電源與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃的電力發(fā)展基本原則,嚴(yán)格電力發(fā)展規(guī)劃的編制和審批程序,切實(shí)維護(hù)電力發(fā)展規(guī)劃的嚴(yán)肅性;堅(jiān)持以用電市場(chǎng)需求為導(dǎo)向的電源規(guī)劃基本原則,在統(tǒng)一電源規(guī)劃的框架內(nèi)編制風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃,通過統(tǒng)一規(guī)劃引導(dǎo)風(fēng)電持續(xù)健康有序發(fā)展,避免出現(xiàn)風(fēng)電發(fā)展的市場(chǎng)“瓶頸”。3.2提前做好風(fēng)電上網(wǎng)工作,提前調(diào)整對(duì)風(fēng)電接網(wǎng)水平加強(qiáng)全網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度管理,合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式,發(fā)揮火電機(jī)組調(diào)峰最大能力,確保電網(wǎng)盡最大能力接納風(fēng)電。積極參與電監(jiān)局火電機(jī)組最小開機(jī)方式的核定工作,在電網(wǎng)調(diào)峰困難時(shí)期,嚴(yán)格按照最小運(yùn)行方式安排火電機(jī)組開機(jī)方式,盡最大能力留出網(wǎng)架輸送裕度和電網(wǎng)備用容量,提前為風(fēng)電上網(wǎng)提供最大空間。合理安排線路檢修計(jì)劃,對(duì)于影響風(fēng)電上網(wǎng)的線路計(jì)劃?rùn)z修作業(yè),盡可能安排在來風(fēng)概率較低的季節(jié)和縮短其檢修作業(yè)時(shí)間,進(jìn)一步降低線路檢修對(duì)風(fēng)電接納的影響;以風(fēng)電接網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)審查;以“電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)”為理念,繼續(xù)推進(jìn)風(fēng)機(jī)涉網(wǎng)技術(shù)改造,提高風(fēng)電安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。3.3風(fēng)電供熱試點(diǎn)建設(shè)創(chuàng)新控制技術(shù),研發(fā)智能穩(wěn)控系統(tǒng),提高大容量風(fēng)電送出基地的送出能力。面對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)無法得到改善的現(xiàn)實(shí),通過研發(fā)智能穩(wěn)控系統(tǒng),提高蒙東風(fēng)電的風(fēng)電接納能力。開展風(fēng)電供熱試點(diǎn)建設(shè),積極配合地方政府和風(fēng)電企業(yè)開展風(fēng)電供熱示范點(diǎn)的建設(shè)工作,優(yōu)先選擇電網(wǎng)、廠址建設(shè)等外部建設(shè)條件好的區(qū)域和亟待建設(shè)熱源的新建區(qū)域進(jìn)行風(fēng)電供熱建設(shè);在保障供熱企業(yè)、風(fēng)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)各參與方權(quán)益的情況下,選取最優(yōu)的風(fēng)電供熱方案,盡最大努力消納風(fēng)電。3.4電價(jià)鼓勵(lì)政策研究棄風(fēng)再利用鼓勵(lì)政策。針對(duì)電網(wǎng)風(fēng)電就地消納困難的問題,需要向政府有關(guān)部門建議研究棄風(fēng)再利用的電價(jià)鼓勵(lì)政策,以優(yōu)惠電價(jià)鼓勵(lì)生產(chǎn)企業(yè)在棄風(fēng)時(shí)段啟動(dòng)用電負(fù)荷,移峰填谷,降低電網(wǎng)用電峰谷差,以實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)電量再利用,提高電網(wǎng)在用電低谷時(shí)段的風(fēng)電接納能力,并促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。需要政府有關(guān)部門在風(fēng)電等清潔能源接納方面出臺(tái)相應(yīng)細(xì)則,以處理火電年度發(fā)電計(jì)劃與風(fēng)電接納之間的矛盾。4風(fēng)電消納的地位及影響近些年,隨著風(fēng)電在電源結(jié)構(gòu)中所占比重的不斷加大,風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、調(diào)度運(yùn)行管理的影響日益顯著,地區(qū)風(fēng)電發(fā)展與系統(tǒng)安全運(yùn)行的矛盾逐步顯現(xiàn),棄風(fēng)現(xiàn)象不斷出現(xiàn),風(fēng)電消納已經(jīng)成為影響蒙東地區(qū)風(fēng)電健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。本文在分析蒙東風(fēng)電運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研究了風(fēng)電消納的關(guān)鍵問題,并總結(jié)之前的成功經(jīng)驗(yàn),