风火打捆运用方式关键参数的敏感性分析

杨建设

（中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，北京 100024）

0 引言

大规模基地式的集中开发是我国风电开发利用的重要方式，而风火打捆或风电与其他形式电源的打捆送电，是解决和推进大规模基地式风电开发的电力外送与消纳的有效途径。

本文针对风电基地开发的风火打捆主要运用方式、弃风电量等关键参数的敏感性进行影响分析，做出一些研究和探讨。

1 某一风火打捆的工程案例

为分析方便，本文以曾发表过的某文章[1]中所介绍的工程案例展开分析，该案例使用的即为风火打捆运用方式[1]。

该工程案例的电源基地包括火电基地和风电基地两个部分，两者容量分别为6000MW和3500MW，拟议打捆送出的输电通道容量与火电容量等同，亦为6000MW。该案例送出通道输电特性可视为全负荷平直线型式，其分析得出的火电调峰裕度不小于2500MW，而风电基地的出力保证率曲线可参见图1。

如图1红线所示，可以看到该案例依据输电经济性确定的弃风方案所相应的有效出力参数和弃风运用区域。该案例有效出力系数约为72%，弃风电量比率约为2.47%

2 弃风电量的敏感性分析

在这一案例中，如果选取不同的弃风电量比率，那么对风电装机容量以及风电和火电的发电总量将产生怎样的连带影响？换言之，如将上述方案作为基本方案，本文可以做以下探讨：在火电规模和输电通道特性不变的框架下，因弃风电量比率调整可能引起的风电装机以及风火特性状况的变化。

为方便起见，本文现以不同的出力保证率为线索，找到对应的弃风电量比率与有效出力系数，再借助火电调峰裕度分别计算出对应的风电装机容量变化，进而计算出风电、火电的发电量及年等效满负荷利用小时数，参见表1。其中，第3序号栏（出力保证率为10.8%）即为基本方案。根据表1数据绘制的各参数走势参见图2。

以上分析过程中，发电量计算均未计出力损失，出力与电量均为理论数值。

可以看到，弃风电量百分比随着出力保证率的增大而增大，同时也随着风电基地有效出力系数的减小而增大。对于风电而言，这一变化的结果导致其装机容量增大（满足相同火电调峰裕度时，有效出力愈小则允许风电装机容量愈大），其总发电量随之也提高，但年等效满负荷利用小时数因装机容量的增大而降低；对于火电而言，因其需要为规模增大的风电腾出空间，会致使发电量和等效满负荷利用小时数的同时下降。

这种因弃风电量变化而引起的相关参数的变化均为单调上升或下降曲线，且与人们对于电源基地“风火”关系及关联特性的认识是一致的。

从上述曲线没有明显拐点的情形看，其验证了先前将弃风电量设置为2.47%这一数值的考虑方案是可以接受的。当然，这一案例如果涉及提高风电装机规模，亦即尽量加大风电对火电配置比例的需要，是可以参照上述参数走势关系，在各方均可接受的平衡点上，找到满意的风电装机容量，进而确定其他参数的数据位置。

概而述之，图2所示，由弃风电量引起的特性变化关系传达着这样的重要信息：对于所论风火打捆情形，弃风电量的调整与改变，直接影响着风火打捆的经济性能。而弃风电量的选择与确定，完全可以从风电、火电的发电量与利用小时数所体现的社会经济意义入手考虑。

3 风电装机容量对于发电量、煤耗的影响分析

为了更清楚地观察本文案例的风电、火电发电效益及火电煤耗状况，现分析该案例风电装机容量变化所对应的风电与火电发电量变化、风电因替代火电发电所节省的用煤量，以及火电燃煤消耗量的变化关系（参见表2）。

在计算火电发电量与煤耗量的关系时，参考了图3所示的目前单机容量600MW的典型燃煤发电机组的单位煤耗曲线。其中，火电不同负荷的单位煤耗量使用超空冷型机组的关系曲线。

图4是依据表2绘制的在不同风电装机容量下，风电发电量与火电跟随发电量的关系曲线，以及火电跟随发电量和煤耗量关系曲线。前者透露的风电发电量与火电跟随发电量的线性反比关系自不待言，这里将更多地分析发电量与煤耗量的变化关系。

表1 不同弃风电量下风火特性变化的敏感性分析表

表2 不同风电装机容量对应的发电量变化及其耗煤情况分析表

从这种风电与火电协同关系看，风电多发相当于火电少发，还意味着原用煤量的大幅节省。而从火电机组方面看，由于调峰“腾让”送出通道空间，火电低负荷运转意味着用煤总量是降低的，或说是此低负荷相对应的仅是单位煤耗率略有增大（图3显示50%～100%出力率的煤耗率差小于15%）。后者在图4火电跟随发电量与煤耗量关系保持近乎“线性直线”中有所体现。

应该说，上述参数关系一目了然，本文之所以仔细论述，是想借此澄清一个说法。近来，业界在谈及风火打捆或者全网风电火电关系时，时常能听到所谓“低碳机组高碳运行”的抱怨，具体是说火电跟随风电低负荷运行会使火电相应高煤耗。本文以为，该说法最多表明一个低负荷高煤耗率的现象，但其“一低一高”的句式确实引来了关于煤耗总量的误解。本文上面数据有助于理解，该说法之“高碳”是指略有增高的单位煤耗率，而与煤耗总量无关。

4 结语

本文针对基地式风电火电集中开发，并打捆送出运用方式下[2-3]，对“弃风”电量等关键参数的敏感性影响分析做出了一些研究探讨，所得成果对于如何运用经济性分析的方法，对风火打捆运用方式关键参数的选择与确定具有参考意义。

[1]杨建设.风火打捆运用方式的出力特性分析方法[J].风能,2012(11): 60-63.

[2]国家能源局.大型风电场并网设计技术规范[S].NB/T31003-2011.

[3]国家能源局.风电接入电网和市场消纳研究总报告（初稿）[R], 2010,11.