吉林省风能资源利用现状及弃风解决方案探讨

王彧杲

（长春水利电力学校，长春130012）

1 吉林省风能资源概况

吉林省位于东亚大陆中部的中高纬度地区，风力资源较为丰富。在全国风资源总量排名中位列第5，其中，白城、松原和四平等地区，地势平坦开阔，地貌以退化草场和盐碱地为主，大片地区风功率密度达到4级以上，是吉林省风电开发的重点地区。

根据中国气象局第四次风能资源调查结果［1］：吉林省潜在开发量约2亿kW，可装机容量约为5 400万kW，其中西部地区潜在开发量约1.25亿kW，可装机容量约为4 400万kW。东部地区潜在开发量约为0.75亿kW，可装机容量约为1 000万kW。

与其他地区相比，吉林省风能资源的主要特点是：

1）年有效风速时间长，风能可利用程度高。大部分地区70m高度年有效风速利用小时在7 800h左右，部分地区达到8 000h以上，全年可发电小时数相对较高。

2）风速稳定，极端最大风速小，破坏性风速少，风速频率分布好。风速主要集中在4.0～9.0m／s，风能集中在6.0～15.0m／s，风速风能分布比较集中。50a一遇最大风速小于37.5m／s。

3）风切变大，随着轮毂调度的提高，风速明显提升，高轮毂大容量机组的投资效益可显著提高，因此，适合大规模发展大容量机组。

4）风向分布相对较分散，风机适宜采用梅花形布置。

2 吉林省风能资源利用现状

2.1 吉林省风能资源建设情况

吉林省是全国风电开发较早的省份之一，1999年，吉林省第一座风电场——通榆同发风电场建成投产。2005年，国家发改委正式批准全国最大的通榆40万kW风电特许权项目开工建设。随着风电的快速发展，吉林省风电装机容量由7.9万kW增长至383.58万kW，风电已成为吉林省直调的第二大电源。

2009年—2013年是吉林省风电建设快速发展的阶段，风电占直调装机容量的比例由2009年的11.74%上升到2013年的19.4%。与此同时，风电占全省装机容量的比例由2009年的7.87%上升到2013年的20.49%。

即便如此，吉林省风电装机容量与预期规划的1 011.5万kW相差甚远。从最近几年国内各省份风电装机规模统计来看，吉林省风电发展速度比其他省份要慢。在“十二五”期间，吉林省风电装机规模由2011年第6位下滑到2013年第9位，预计2015年排名还将继续下滑。

2.2 吉林省风能资源发电特征

吉林省风电典型日出力曲线如图1所示，其发电特征是白天风电场出力较小，夜间出力较大。风电出力大发时段为19：00—次日6：00；平发时段为6：00—19：00。

图1 风电典型日出力曲线

图2 风电年典型日出力曲线

根据近年的风电年出力数据，按月归纳总结出风电典型年出力曲线，如图2所示。由曲线可以看出，吉林省风电出力在2月—5月、10月和11月的春秋季偏大，为风力大发季节，即风盛期；而6月—9月和12月—1月的夏冬季偏小，为风力小发季节，即风衰期。

综合吉林省用电负荷特性，将吉林省年典型负荷曲线与风电出力曲线进行对比，可得到吉林省月平均负荷与风电场综合平均出力的对比图，如图3所示。由图3看出，吉林省内风电场年出力具有明显的反调峰特性，6月—次年1月用电负荷大，风电场出力小；2月—5月用电负荷小，风电场出力大。即：负荷大时风电场出力小，负荷小时风电场出力大。为保证电网的稳定运行，在常规电源正常参与调峰的情况下，必然会产生弃风。

图3 吉林省年负荷与风电场综合出力比较

2.3 吉林省风电场弃风情况

吉林省风电机组年平均发电利用小时数为1 610h，属全国最低，表明风资源利用率不高，弃风较严重。主要原因是吉林省工业经济发展缓慢，负荷增长速度不高，电力供大于求。加之为保证冬季采暖期供暖，需要保证热电联产机组的运行。因此，即使冬季风力较大，风电也不得不停运弃风。

吉林省电网因为电网网架和系统调峰原因，2013年全网共限制风电电量804 577MW·h，全网风电限电发电比（限电电量／发电电量）为0.014，其中因电网网架原因限制风电电量206 613MW·h，因系统调峰原因限制风电电量597 964MW·h。

2009年—2013年风电弃风电量及弃风比例变化情况见表1。

表1 2009－2013年风电弃风情况

3 弃风解决方案探讨

3.1 减少弃风的政策性措施

1）引导常规能源发电企业挖掘调峰潜力，合理调整常规能源出力，让风电上网多发电；

2）促进电网建设和风电项目建设的配套化进程；

3）利用价格补贴机制，以就地消纳为主；

4）建立激励机制，给予热电联产企业一定的电量补贴；

5）制定科学的调峰调频辅助服务市场化机制，通过合理的政策性补贴，高效调动常规机组参与系统调峰的积极性。

3.2 减少弃风的技术性措施

3.2.1 推广风电清洁供暖

2011年我省开展了风电清洁供暖项目试验，并获得国家能源局正式批复，项目实施后，示范工程年消纳风电“弃风”电量2 700万kW·h［2］。国家电网公司已将经营区域内的全部并网风电机组纳入调度运行管理体系，进行月度发电计划安排、日电力电量平衡和实时调度。充分挖掘系统的调峰能力，特别是热电联产机组的调峰潜力，可最大限度地提高风电消纳能力［3］。如果我省已并网的300万kW风电场全部将“弃风”用于风电清洁供暖，则年可增加用电量4.05亿kW·h时，这将大幅提高风电机组年利用小时数。

3.2.2 建设风、光、储互补发电系统

建设集风电、光伏发电、储能、智能输电于一体的新能源综合利用系统，利用联合发电智能优化控制系统，根据电网负荷需求及风况、光照预测，对风光储系统实施实时控制和平滑输出切换，实现计划跟踪、削峰填谷及调频等控制。

3.2.3 推进风水互补项目

我省东部地区水电资源相对丰富，但普遍存在夏、秋季丰水期电力供应充足，冬春季枯水期供电不足的问题，而这些地区风能资源较为丰富，风电和水电都是清洁的可再生能源，风资源与降水的分配在时间上存在很大程度的互补性，借鉴国内风水互补开发成功案例，采取有效对策［4］，在吉林省东部地区开发风水互补项目，可有效利用风电和水电的发电时间特性，对解决我省东部地区电力供应矛盾有促进作用。

3.2.4 优化风电送出方案

适当降低线路送电能力有利于提高送电线路利用率。当风电机组所在地区的电网没有足够消纳能力时，考虑将风电与火电联合、风电与水电联合通过电网间已有联络线裕度将风电送出或进行区域电网消纳，通过优化送电方案，扩大风电消纳范围。

3.2.5 优化电网运行

一方面加强需求侧管理（DSM），改善负荷特性。另一方面加强风电出力预测，优化系统调度运行。通过提高短期和中期负荷预测准确性、优化网络潮流、提高重要断面输电能力，以及优化跨地区送电曲线，改进调度运行优化模型、算法与控制程序等多种措施，优化系统运行方式。

4 总结

通过对吉林省风能资源利用现状的调查和分析可知：

1）吉林省风能资源储量丰富，理论可开发5 400万kW，已开发利用风能383.58万kW。

2）吉林省风能资源主要集中在西部白城、通榆、洮南、松原、乾安一带，这些地区风电场较多，分布比较密集。因此，吉林省西部地区仍然为未来风能资源开发的重点区域。

3）吉林省风电发展主要问题是“并网难”“送出难”“消纳难”，风电机组年平均发电利用小时数1 610h，弃风比例在21%以上，弃风较严重。

4）为解决风电弃风问题，可从政策上和技术上两方面协调解决，为提高吉林省风电就地消纳能力、缓解电网外送和调峰两大压力起到促进作用。

［1］王晓敏.吉林省能源供需预测及发展对策分析［D］.长春：东北师范大学，2013.

［2］李平.外输不畅：吉林风电有劲无处使［N］.中国矿业报，2013－08－29（A06）.

［3］王乾坤.国内外风电弃风现状及经验分析［J］.华东电力，2012（3）：378－381.

［4］李成家，陈路.风电弃风与水电弃水因素分析［J］.陕西电力，2011（4）：39－41.

［5］朱向东.目前中国风电弃风现状及对策［J］.能源与节能，2012（10）：30－67.