新疆塔城风电送出方案研究

崔力云，华荣芹，关文婷

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

新能源发电技术

新疆塔城风电送出方案研究

崔力云，华荣芹，关文婷

（中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

针对塔城地区弃风问题，根据地区负荷发展及塔城风电规划并结合塔城地区电网网架情况，以缓解弃风、提高输送能力为目标，采用电力系统综合分析程序（power system analysis software package,PSASP）对老风口风区风电消纳情况进行计算并分析，提出风电消纳方案。应用结果表明：所提方案有效解决了老风口风区的风电消纳问题，同时为塔城电网末端提供了电源支撑，电能质量满足相关规定。

负荷；新能源；送出方案；风电消纳

塔城电网为阿勒泰电网与新疆主网联系的重要枢纽。塔城地区主要电源为风电和火电，近期由于电网结构受限，风电送出、消纳［1-5］和运行［6-8］面临一系列问题。加之远期电网负荷、电量增长放缓，电源与电网负荷、电量发展不协调的问题更加突出。因此如何保证远期规划风电项目的送出，解决弃风问题，是新能源发展面临的重要难题。

本文基于电网发展现状、地区负荷及电力平衡情况，针对塔城电网电源规划，提出塔城风电送出方案，并对送出方案进行网架校验，分析塔城电网消纳情况并对电能质量进行分析。

1 塔城电网发展情况及影响送出方案的主要因素

1.1塔城电网发展现状

塔城电网2015年已形成以塔额盆地为核心，东到克拉玛依，西至塔城巴克图口岸，北到和丰县境内，南至托里县境内，以220 kV、110 kV、35 kV电压等级为主体的输电网络。塔城电网2015年全网装机容量1 288.205MW，同比增长5.70%。其中火电装机600MW；风电装机594MW；水电装机14.205 MW，光伏装机80 MW。2015年塔城220 kV电网现状如图1所示。

图1 2015年塔城电网接线

由图1可以看出，塔城电网主要依托铁厂沟变电站-克拉玛依变电站、铁厂沟变电站-百口泉变电站及和丰变电站-百口泉变电站的线路与新疆主网联系。

1.2塔城地区风电开发现状及规划

塔城地区风电主要集中在玛依塔斯风区及老风口风区，下面主要介绍两个风区风电规划情况。

1.2.1 塔城玛依塔斯风区开发现状及规划

考虑玛依塔斯风区风电主要依靠安泰汇集站送出，目前安泰变电站已经建成，主变压器容量为（2×180）MVA，计划于“十三五”期间建成3号主变压器，容量为240MVA。

图2玛依塔斯风区规划

如图2所示，玛依塔斯风区目前装机容量为495MW（中广核一、二期、中电投一期、二期、中电投二场、天润一、二期以及国电一、二期），已核准风电项目99MW（天润三期、国电三期），规划风电项目148.5MW（国电四期、中电投三期、中广核三期），远期总容量达到742.5 MW。其中有148.5 MW风电项目通过110 kV升压站接入塔城电网，其余装机容量均接入安泰汇集站（594MW），根据安泰变电站主变压器规划情况，安泰变电站可以满足远期玛依塔斯风区风电送出需要。

1.2.2塔城老风口风区开发现状及规划

如图3所示，老风口风区目前风电装机容量为99MW（其中新能老风口一期项目新建1座110 kV升压站，升压站以1回110 kV线路开口裕民变电站-冬古列克变电站的110 kV线路接入电网；龙源老风口一期项目新建1座110 kV升压站，升压站以1回110 kV线路接入冬古列克变电站）。

图3老风口风区风电规划

根据图3所示，已投运风电项目99MW（新能发展老风口一期、龙源一期），近期规划及取得自治区发改委核准项目99MW（龙源二期、大唐老风口一期），预计老风口区域规划开发风电总容量将达到500MW。考虑老风口风区目前仅有1座冬古列克110 kV变电站，不能满足远期规划风电项目的接入，且受110 kV电网送出线路输送容量的限制，因此，为满足老风口风区规划风电项目的送出，本期需新建1座220 kV老风口汇集站，主变容量按照（3×180）MVA规划，满足规划的500MW风电项目接入需求。

1.3塔城电网负荷发展

根据塔城电网2015年实际最大负荷数据，参照地区电力规划的负荷预测结果［9-10］，“十三五”期间负荷年均增长率按照13.7%考虑，对塔城电网做出负荷预测，其结果见表1。

表1 塔城电网负荷预测

到“十三五”末期塔城电网最大负荷为1.2GW。

1.4塔城地区电力平衡

影响塔城风电送出以及电源消纳的主要因素为电源规划及负荷发展。考虑电源实际出力情况并结合上述2种因素，预测“十三五”期间塔城地区电力盈亏结果如表2所示。

表2塔城电网电力盈亏

根据电力平衡结果来看，塔城电网一直属于送端电网，到“十三五”末期，塔城电网最大电力盈余为1 670MW，主要是由于后期大规模新能源项目的陆续投产，加上塔城电网冬季负荷小，风电大发，因此塔城电网最大电力盈余出现在冬季。

2 塔城老风口风区送出方案提出依据及目标

为提高塔城老风口风区送出能力，本文送出方案的提出主要依据以下原则：

（1）老风口风区接入后提高风电的送出能力，缓解弃风现象。

（2）根据本文中提出的老风口风区风电规划规模，本期以220 kV电压等级接入，提高输送能力［11］。

（3）老风口风区风电接入后电压应满足其并网点的电压在其额定电压的-10%～10%的要求。

（4）风电接入电网后需满足国家公用电网谐波标准。

3 塔城老风口风区风电送出方案

3.1塔城老风口风区送出方案设想

结合塔城电网近、远期网架结构，根据塔城老风口风区风电项目规划，以220 kV额敏变电站、拟建的220 kV塔城变电站以及220 kV铁厂沟变电站为接入点，提出风电送出方案［12］。

3.1.1 方案1（推荐方案）

新建老风口汇集站-220 kV额敏变电站的单回220 kV线路，导线截面采用LGJ-2×400导线，单回线长约65 km。

图4方案1接线

3.1.2 方案2

新建老风口汇集站-220 kV塔城变电站的单回220 kV线路，导线截面采用LGJ-2×400导线，单回线长约90 km。

图5方案2接线

3.1.3 方案3

新建老风口汇集站-220 kV铁厂沟变电站的单回220 kV线路，导线截面采用LGJ-2×400导线，单回线长约75 km。

图6方案3接线

3.2送出方案对比分析

3.2.1 电网潮流方面

计算条件：①基于塔城电网冬大情况下潮流分布（风电出力按照60%考虑，扣除目前经110 kV电压等级接入的风电项目）；②基于准北750 kV变电站投运后形成的网架；③电科院《电力系统分析综合程序》6.28版。

根据电网潮流分析可得，3个方案潮流均分布合理，无过载线路。

方案1（见图7）与方案2（见图8）均可实现大部分风电在额敏变电站与塔城变电站的消纳，盈余电力均通过额敏变电站-安泰变电站断面侧送往新疆主网。方案3（见图9）由于铁厂沟变电站负荷较小，同时铁厂沟变电站中压侧接有部分电源，因此老风口风区风电接入后无法实现大部分风电的就地消纳，盈余电力均通过塔城电网送出。方案3形成的网架结构对塔城西部末端电网没有起到电源支撑作用，造成塔城变电站电压偏低。

图7方案1潮流分布

图8方案2潮流分布

图9方案3潮流分布

3.2.2 网架结构方面

3个方案均以辐射方式接入电网，方案1和方案3均接入塔城电网中间变电站，方案2接入末端塔城变电站，形成单回路串供模式，串供距离预计达到170 km，网架结构不及方案2和方案3。

3.2.3经济方面

方案1：需新建65 km线路同时需扩建1个220 kV间隔，预计投资5 175万元。

方案2：需新建90 km线路同时需扩建1个220 kV间隔，预计投资7 050万元。

方案3：需新建75 km线路同时需扩建1个220 kV间隔，预计投资5 925万元。

从经济方面来看，方案一投资最省，较方案二和方案三省出1 875万元和750万元。

3.2.4 最终推荐方案

结合潮流及经济方面分析，方案3由于消纳情况不佳（比方案1少60MW）且对塔城末端电网没有起到电源支撑作用（末端塔城变电站电压为230 kV,额敏变电站电压为232 kV），本期不予考虑。

方案1网架结构呈辐射式网架，比方案2的串接供电网架（串供距离长约170 km）减少了网损，且方案1的投资比方案2少。因此本期推荐方案1。即新建老风口汇集站-220 kV额敏变电站的单回220 kV线路，导线截面采用LGJ-2×400导线，单回线长约65 km。

3.3推荐方案电能质量分析

风电接入电网后对电能质量［13-15］的影响主要体现在电压和谐波2方面，根据潮流计算结果，推荐方案1接入电网后周边主要母线电压的偏差影响均在其额定电压的-10%～10%的范围内。

根据文献［14］的要求，老风口风区风电向塔城电网注入的谐波电流如表3所示。

表3谐波电流对比

4 效果评价

（1）本期老风口风区风电项目通过220 kV电压等级接入额敏变电站后，可以实现老风口风区的送出，同时在额敏变电站及塔城变电站分别消纳120 MW风电，因此较110 kV电压等级接入来讲提高了输送能力。

（2）截止到2015年10月塔城地区风电弃风率为39.8%，预计“十三五”末期在电网大负荷情况下老风口风区风电在额敏变电站及塔城变电站就地消纳后盈余电力可通过额敏变电站-安泰变电站断面送出，最大弃风率降低至22.31%。

（3）本期老风口风区送出方案接入电网后，电能质量均满足国家标准，电压偏差在-10%～10%的范围内，谐波电流满足电网谐波电流允许值的规定。

5 结论

（1）合理规划电源送出，是有效解决风电送出，缓解弃风现象的重要途径。

（2）本期风电项目送出方案的提出，对末端电网提供了可靠的电源支撑，改善了末端电网的电压质量，减少调度运行难度。

（3）本期风电通过220 kV的送出，为风电项目提供接入点，同时解决了110 kV电网输送能力不足的问题。

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Research on thew ind power transm ission scheme in Tacheng,Xinjiang

CUILiyun,HUA Rongqin,GUANWenting
(China Energy Engineering Group Xinjiang Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,UrumqiXinjiang 830000,China)

Aiming at the problem of abandoning wind power in Tacheng area,according to the regional load development and Tacheng wind power planning and combining with the condition of power grid network frame in Tacheng area,with lessening thewind power abandoned and improving the transmission capacity as the goals,using power system analysis software package(PSASP) calculates and analyzes the wind power consumption and use of Laofengkou zone.puts forward the wind consumption and use schemes.The application resultshows that this scheme effectively solve the problem of wind power consumption and use in Laofengkou zone,and provide power support for the terminalof Tacheng power grid at the same time,and the power quality satisfie the relevantprovisions.

load;new energy;transmission scheme;consumption and use

TM715

A

1672-3643（2017）02-0028-06

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006

2017-01-06

崔力云（1969），男，工程师，从事电力系统规划工作。

有效访问地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006