风电场综合场用电率探讨

摘要：风电场经营管理的主要目标是要电量、要效益，开源节流是增加风电场利润的主要手段。文章从节流角度进行考虑，从综合场用电率开始着手，通过计算分解其组成，对于综合场用电率的研究有着积极意义。

关键词：综合场用电率；风电场；经营管理；开源节流；用电量 文献标识码：A

中图分类号：TM614 文章编号：1009-2374（2016）09-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.062

1 九龙山风电场基本情况介绍

该风电场采用某公司生产的19台2.5MW机型，每台风机配置一台容量为2750kVA的35kV箱式变压器，通过3回35kV地埋集电线缆将电能汇集至升压站，主变压器额定容量为80MVA，将35kV升压至110kV后，采用1回110kV线路-变压器组接线方式与电网并网。

本文着重对风电场输变电设备电能损耗、不同风速对场用电的影响、风力发电机组自用电、场内生产生活用电四部分进行分析讨论。

2 九龙山标准综合场用电率分解计算

综合场用电量除去场用电量外，还包括风机无风待机损耗、箱变损耗、集电线损耗、场用变损耗、主变损耗、开关损耗、隔离开关损耗、无功补偿装置损耗、母线损耗等，即：

E综合场用电量=E发电量-E上网电量+E网购电量

本文九龙山标准综合场用电率计算从满负荷运行时综合场用电率和年均负荷运行时综合场用电率两部分来进行。

2.1 满负荷时综合场用电率分解计算

2.1.1 风机自身消耗。九龙山风电场所采用的2.5MW机型，其自用电主要来自变浆电机、偏航电机、变频器冷却风机等，具体参数见表1：

表1 风机内部主要用电设备参数

表2 九龙山风电场箱变主要参数

但风机内部各用电设备运行状况随风速、机组运行状态不同而变化，而目前无法精确计算，如需精确统计需加装CT、PT。考虑到损耗较低，故在本文中忽略不计。

2.1.2 箱变损耗。九龙山风电场选用箱变主要参数见表2。

即在风电场满负荷运行时：

P（箱变空载损耗）=3000W

P（箱变负载损耗）=25000W

P（箱变总损耗）=（3000+25000）*19=532kW

2.1.3 集电线路损耗。线路损耗简称线损，是电能通过输电线路传输而产生的能量损耗。九龙山风电场选用箱变主要参数见表3：

表3 九龙山风电场选用箱变主要参数

以集电Ⅰ线为例：

P（集电1线负载损耗）=I12R1+I22R2+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6

=I12（R1+4R2+9R3+16R4+25R5+36R6）

其中：

R1=0.3*0.44=0.132Ω

4R2=4*0.368*0.44=0.64768Ω

9R3=9*0.582*0.44=2.30472Ω

16R4=16*0.258*0.16=0.66048Ω

25R5=25*0.3481*0.16=1.3924Ω

36R6=36*0.53*0.12=2.2896Ω

代入数值计算得出：P（集电1线负载损耗）=12.61W。

同理，计算可得集电2线、3线负载损耗为：P（集电2线负载损耗）=298.00kW，P（集电3线负载损耗）=335.17kW，故P（集电线总损耗）=12.61+298.00+335.17=645.78kW。

2.1.4 场用电消耗。场用电消耗主要与场生活、生产负荷有关，与风机负荷无关。九龙山风电场投运至今日平均用电量为560kWh，由此得出：P（站用变消耗）=23.3kW。

2.1.5 主变损耗。主变损耗主要由空载损耗、负载损耗两部分组成。当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，所消耗的有功功率称空载损耗。负载损耗即可变损失，与通过的电流的平方成正比。负载损耗是额定电流下与参考温度下的负载损耗。

九龙山风电场采用主变负载损耗、空载损耗分别为270kW、54.3kW，即：

P（负载损耗）=270kW

P（空载损耗）=54.3kW

P（主变损耗）270+54.3=324.3kW

2.1.6 开关、隔离开关损耗。开关、隔离开关损耗是根据其接触电阻决定的，可由电流的平方乘以电阻计算得出，简单说来即开关发热量，因此损耗相对过低，本文中忽略不计。

2.1.7 无功补偿装置消耗。无功功率补偿简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

九龙山风电场所采用无功补偿装置额定容量为12000kVA，但装置需根据当地调度要求来投入、退出运行，目前来说装置投入运行时间较短，在此估算：

P（无功补偿装置消耗）=10kW

2.1.8 母线损耗。九龙山风电场110kV系统采用1回110kV线路-变压器组接线方式，无110kV母线，故不存在母线损耗，本文不做计算。

2.1.9 网购电量。在风场满负荷运行条件下，风场应不存在网购电量，所消耗电量均为电场自发电量，故此项不做考虑。

2.1.10 满负荷时综合场用电率。故满负荷时：P（综合）=532+645.78+23.3+324.3+10=1535.38kW。即满发时η（综合场用电率）=1535.38/47.5/1000=3.23%。

2.2 平均负荷下综合场用电率计算

根据可研性报告，九龙山风电场本期共布置19台2.5MW机组，装机容量47.5MW，年上网电量为93.738GWh，年等效满负荷小时数为1973.45h。

I（风机额定电流）=2092A

U（风机额定电压）=2092A

故：

I（平均值）=I（风机额定电流）*1973/8760=523A

2.2.1 箱变损耗。

P（箱变空载损耗）=3000W=3kW

P（箱变总空载损耗）=3000*19=57kW

I（箱变高压侧平均电流）=523*0.69/35=10.31A

由公式可得：

P（箱变总均载损耗）=86.75kW

2.2.2 集电线损耗。

P（集电线总损耗）=P负*=645.78*=40.40kW

2.2.3 场用电消耗。场用电消耗主要与场生活、生产负荷有关，与风机负荷无关。九龙山风电场投运至今日平均用电量为560kWh，由此得出：

P（站用变消耗）=23.3kW

2.2.4 主变损耗。同理可得：

P（均载损耗）=71.21kW

2.2.5 购网电量。九龙山风电场年网购电量约为100MWh，由此得出：

P（购网电量）=11kW

2.2.6 无功补偿损耗。

P（无功补偿装置消耗）=10kW

2.2.7 年均负荷运行时综合场用电率。

故平均P（综合）=86.75+40.4+23.3+71.21+11+10=242.66kW，负荷率为22.5%时，即P=47.5*0.225*1000=10687.5kW。

3 结语

本文通过分解计算，得出了九龙山风电场在理想状况下，满负荷运行时和平均负荷运行时的综合场用电率，对于如何降低综合场合场用电率的研究有着积极的意义。以上观点仅供参考，希望能对其他风电对于综合场用电率的研究有所帮助。

参考文献

[1] 沈又幸.风电社会效益评估及其并网的经济性影响研究[D].华北电力大学（北京），2011.

[2] 中国大唐集团公司.中国大唐集团公司风电企业生产指标体系（试行）[S].

作者简介：胡强（1991-），男，江西赣州人，江西大唐国际新能源有限公司助理工程师，研究方向：风能与动力工程。

（责任编辑：小 燕）