吉林省風(fēng)電出力典型日和年曲線研究

吉林省風(fēng)電出力典型日和年曲線研究

0風(fēng)電棄風(fēng)研究目前，該能源利用技術(shù)是最成熟、使用范圍最廣的能源可替代能源，其開(kāi)發(fā)利用在我國(guó)越來(lái)越受到重視。這被列入第25條規(guī)劃的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。吉林省風(fēng)能資源豐富,地形條件良好,許多地區(qū)具備建設(shè)大型風(fēng)電場(chǎng)的條件。目前,吉林省已成為國(guó)家規(guī)劃建設(shè)的7個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地之一,風(fēng)電已經(jīng)成為吉林省僅次于火電的第二大電源。然而,在風(fēng)力資源豐富、風(fēng)電出力較大的三北地區(qū),多有用電負(fù)荷增長(zhǎng)速度慢于電源建設(shè)速度,電網(wǎng)建設(shè)速度滯后于電源建設(shè)速度的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致發(fā)電能力過(guò)剩;東北地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在冬季為保供熱會(huì)進(jìn)一步的擠占風(fēng)電并網(wǎng)電量;風(fēng)電自身的反調(diào)峰性、擾動(dòng)性等特點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步限制電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力。使得目前風(fēng)電出力不能正常上網(wǎng),從而產(chǎn)生了大量的棄風(fēng)現(xiàn)象,這不僅影響到風(fēng)電的可持續(xù)發(fā)展,浪費(fèi)可再生資源,更是對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了制約的反作用。減少棄風(fēng),刻不容緩。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)棄風(fēng)的研究處于初級(jí)階段,只有少數(shù)學(xué)者關(guān)注棄風(fēng)的問(wèn)題。文獻(xiàn)從調(diào)峰能力不足、配電線路阻塞和輸電容量不足等方面深入分析了風(fēng)電棄風(fēng)的主要原因,描述了近期美國(guó)、德國(guó)、西班牙和丹麥等世界風(fēng)電大國(guó)的棄風(fēng)現(xiàn)狀及風(fēng)電棄風(fēng)的管理及政策機(jī)制,并在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)我國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)現(xiàn)象的基本認(rèn)識(shí);文獻(xiàn),闡述了合理?xiàng)夛L(fēng)的必要性和可行性,認(rèn)為合理的棄風(fēng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)更多的接納風(fēng)電上網(wǎng)具有積極的作用;文獻(xiàn)深入分析了風(fēng)電棄風(fēng)的原因,介紹了中國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)的現(xiàn)狀和棄風(fēng)的基本認(rèn)識(shí),并在此基礎(chǔ)上提出了中國(guó)可采取的風(fēng)電棄風(fēng)的對(duì)策機(jī)制。但是學(xué)者們普遍沒(méi)有從如何減少以及最大程度消納棄風(fēng)的角度考慮問(wèn)題。本文分析了吉林省風(fēng)電規(guī)律特性,通過(guò)對(duì)風(fēng)電出力與常規(guī)能源用電負(fù)荷特性的研究提出了措施,為有效減少和消納棄風(fēng)提供了新的方法和思路。1吉林省的風(fēng)力特征1.1風(fēng)力資源潛力吉林省西部的洮兒河,中部的遼河平原和東部圖們江構(gòu)成吉林的三大缺口,成為氣流活動(dòng)的通道,造就了吉林風(fēng)力資源的自然條件。吉林省風(fēng)能開(kāi)發(fā)潛力在地區(qū)分布上很不平衡,天池、四平中部和通榆等地在1000kWh/m2以上,為富風(fēng)能區(qū);其它地區(qū)在200~600kWh/m2之間,年有效風(fēng)能的距平百分率達(dá)15左右。小于200kWh/m2,為貧風(fēng)能區(qū),如通化、集安等地。1.2風(fēng)力出力時(shí)段分布總結(jié)吉林省近3年風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際出力數(shù)據(jù)和風(fēng)電場(chǎng)可行性研究報(bào)告中收集到的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù),并結(jié)合林省風(fēng)力資源的特點(diǎn),分春季(圖2)、夏季(圖3)、秋季(圖4)、冬季(圖5)總結(jié)風(fēng)電典型日出力曲線,以月為時(shí)間單位總結(jié)風(fēng)電典型年出力曲線。由圖2可以看出,春季風(fēng)電典型日出力變化較大,風(fēng)電出力大發(fā)時(shí)段為23:00~6:00,8:00~9:00和11:00~5:00;平發(fā)時(shí)段為6:00~:00,9:00~11:00,15:00~16:00和20:00~23:00;小發(fā)時(shí)段為16:00~20:00。由圖3看出,夏季風(fēng)電典型日出力總體相對(duì)較低,不同時(shí)段峰谷差很大,風(fēng)電出力大發(fā)時(shí)段為17:00~21:00和23:00~24:00;平發(fā)時(shí)段為24:00~5:00;小發(fā)時(shí)段為5:00~17:00和21:00~23:00。由圖4看出,秋季風(fēng)力典型日日出力變化最大,風(fēng)電出力大發(fā)時(shí)段為17:00~5:00;平發(fā)時(shí)段為5:00~7:00;小發(fā)時(shí)段為7:00~17:00。由各圖所示的春夏秋冬四季典型日曲線可以得出,吉林省風(fēng)電典型日出力曲線有如下特征:總體來(lái)看,白天風(fēng)電場(chǎng)出力較小,夜間出力較大。從不同季節(jié)來(lái)看,夏季風(fēng)電場(chǎng)輸出功率較低,日內(nèi)變化幅度較大;秋季典型走勢(shì)與夏季近似,但其輸出功率較大,最大可達(dá)裝機(jī)容量的30%左右;春季和冬季風(fēng)電場(chǎng)輸出功率均比較大,且變化幅度較大,但二者最大值出現(xiàn)時(shí)刻差異較大。春季風(fēng)電場(chǎng)輸出功率最大值出現(xiàn)在12:00~16:00之間,而冬季出現(xiàn)在19:00以后。根據(jù)近年的風(fēng)電年出力數(shù)據(jù),按月歸納總結(jié)出風(fēng)電典型年出力曲線,如圖6所示。由曲線可以看出,吉林省風(fēng)電出力在2~5月、10月和11月的春秋季偏大,為風(fēng)力大發(fā)季節(jié),即風(fēng)盛期;而6~9月和12~1月的夏冬季偏小,為風(fēng)力小發(fā)季節(jié),即風(fēng)衰期。2比較能源效率和能耗特性的能力2.1風(fēng)電出力分析將吉林省春季、夏季、秋季、冬季典型日用電負(fù)荷曲線與相應(yīng)季節(jié)風(fēng)電的典型日出力曲線進(jìn)行對(duì)比,可以得到吉林電網(wǎng)不同季節(jié)日負(fù)荷與風(fēng)電場(chǎng)日出力的規(guī)律。吉林省春季典型日負(fù)荷與風(fēng)電場(chǎng)出力的對(duì)比曲線如圖7所示。由圖7可以看出春季峰谷差較大,不利于調(diào)峰的進(jìn)行;1:00~7:00風(fēng)電場(chǎng)出力最大,在18:00以后峰谷差達(dá)到最大,此時(shí)風(fēng)力出力最小,反調(diào)峰能力顯著。由圖8可以看出,峰谷差非常大,非常不利于調(diào)峰的進(jìn)行;由于夏天較熱,用電高峰期的到來(lái)增大了電網(wǎng)的負(fù)荷,此時(shí)是風(fēng)電的小發(fā)季節(jié),導(dǎo)致反調(diào)峰現(xiàn)象突出;由圖中看出,只有在20:00左右風(fēng)電出力達(dá)到一天里的最高峰。由圖9可以看出,出峰谷差僅次于夏季,不利于調(diào)峰的進(jìn)行;1:00~4:00風(fēng)電場(chǎng)出力滿足負(fù)荷需求,其余時(shí)段均低于負(fù)荷需求;這是因?yàn)榧质∠?、秋季?jié)風(fēng)量偏小,屬于風(fēng)電小發(fā)季節(jié)。由圖10可以看出,冬季風(fēng)電峰谷差較小;1:00~7:00風(fēng)電場(chǎng)出力最大,此時(shí)為風(fēng)電大發(fā)時(shí)段,與實(shí)際吻合;而9:00~21:00,風(fēng)電的反調(diào)峰能力體現(xiàn)明顯,18:00以后峰谷差達(dá)到最大,此時(shí)風(fēng)力出力最小,反調(diào)峰能力顯著;因?yàn)槎緸楸ＷC供熱,有一部分風(fēng)電不能并網(wǎng),不得不棄風(fēng)。2.2月平均負(fù)荷與風(fēng)電場(chǎng)綜合平均出力對(duì)比分析結(jié)合吉林省用電負(fù)荷特性研究的結(jié)論,將吉林省年典型負(fù)荷曲線與吉林省風(fēng)電出力曲線進(jìn)行對(duì)比,得到吉林省月平均負(fù)荷與風(fēng)電場(chǎng)綜合平均出力的對(duì)比圖(圖11)。由圖11看出,吉林省內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)年出力具有與年負(fù)荷變化具有明顯的反調(diào)峰特性,6月~次年1月份用電負(fù)荷大,風(fēng)電場(chǎng)出力小;2~5月份用電負(fù)荷小,風(fēng)電場(chǎng)出力大。即:負(fù)荷大時(shí)風(fēng)電場(chǎng)出力小;負(fù)荷小時(shí)風(fēng)電。2.3風(fēng)力發(fā)電時(shí)段和時(shí)間(1)吉林省風(fēng)盛的月份2~5月、11月;風(fēng)衰的月份1月、6~10月、12月。(2)根據(jù)典型日曲線可以得到:每日內(nèi)風(fēng)電大發(fā)時(shí)段為:21:00~6:00;平發(fā)時(shí)段為:6:00~9:00,1700~21:00;小發(fā)時(shí)段為:9:00~17:00。(3)風(fēng)電場(chǎng)出力特性和吉林省負(fù)荷曲線大多數(shù)時(shí)段風(fēng)電出力具有明顯的反調(diào)峰性,為保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行,在常規(guī)電源正常參與調(diào)峰的情況下,棄風(fēng)不可避免。2.4典型日采暖期熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與風(fēng)電機(jī)組用電負(fù)荷關(guān)系根據(jù)吉林省采暖期熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小出力、風(fēng)電機(jī)組出力、吉林省用電負(fù)荷數(shù)據(jù),將其進(jìn)行標(biāo)幺化處理后,可以得到典型日的吉林省采暖期熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組與吉林省用電負(fù)荷關(guān)系圖(圖12)。由圖可知,冬季供暖期,熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電在每天的2:00~5:00和19:00~23:00發(fā)生沖突,此時(shí)為風(fēng)電大發(fā)時(shí)段,而熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在此時(shí)段對(duì)應(yīng)供熱負(fù)荷也比較大,機(jī)組最小發(fā)電量的也比較大,兩者由此引起的沖突容易產(chǎn)生棄風(fēng)現(xiàn)象。3風(fēng)電余熱利用的建議(1)增加電網(wǎng)的調(diào)峰能力,如在有條件的地區(qū)建設(shè)抽水蓄能電站,將提高系統(tǒng)調(diào)峰能力。(2)引導(dǎo)常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)挖掘調(diào)峰潛力,合理調(diào)整常規(guī)能源出力,盡量讓風(fēng)電上網(wǎng)多發(fā)電。(3)促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)和風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)的配套化進(jìn)程。風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)與電網(wǎng)的配套建設(shè)同步,會(huì)大大減少風(fēng)電棄風(fēng)。(4)利用價(jià)格補(bǔ)貼機(jī)制,以就地消納為主,對(duì)使用棄風(fēng)電量的企業(yè)給予用電優(yōu)惠和補(bǔ)貼;引導(dǎo)用電企業(yè)多