大规模风电接入电网的相关问题及措施

朱黎

【摘 要】大规模风电的开发利用是我国在新时期做出的一项重要战略选择。针对目前我国大规模风电接入电网的相关问题，借鉴国外先进经验展开论述。指出我国风电大规模、集中开发、远距离、高电压输送的独有特点，以及由此带来的系统调频、调峰、风电功率预测、低电压穿越等运行控制问题。在政策法规、并网导则和检测认证等方面与国外进行比较，指出了存在的问题。最后提出了大规模风电接入电网的相关措施。

【关键词】风电；电网；法规；政策；标准；措施

我国风能资源丰富，据最新风能资源普查成果初步统计，我国陆上和近海区域10m高度可开发和利用的风能储量约为10亿千瓦[1]。近年来，随着我国《可再生能源法》的实施以及一系列促进可再生能源发展政策的颁布，我国风电装机容量快速增长。与此同时，在国家“建设大基地、融入大电网”的风电发展战略指导下，风电场呈现出规模化发展的趋势，单一风电场装机容量由几万千瓦增长到几十万，甚至上百万千瓦[2]。风电对电网的安全稳定运行带来越来越大的挑战。本文针对我国风电发展的热点问题，借鉴国外的先进经验，论述了风电接入电网的运行控制方面存在的问题，最后提出了相关措施。

一、风电接入电网的有关问题分析

（一）系统调频

电力系统是个实时动态平衡系统，发电、输电、用电必须时刻保持平衡。常规电源功率可调、可控，用电负荷的预测精度已经很高，在没有风电的情况下电网频率完全可控。风电功率具有波动性和间歇性，并且很难精确预测，这给电网调频带来一定影响[3]。风电机组输出的有功功率主要随风能变化而调整，一般情况下风电机组不参与系统调频。德国只要求风电机组在高频时候可减出力（即采用放弃部分风能的做法）；英国要求参与调频，但一般不用；丹麦要求在大规模、集中接入、远距离输送的大型风电场留有一定的调节裕度（即采用弃风方式保留一定的调整容量），不仅参与调频，还参与调峰。我国现行的标准没有对于风电机组参与系统调频提出要求，现有运行风电机组均不参与系统频率调整。

（二）系统调峰

由于风电具有随机性、间歇性、反调节性及波动大的特点，所以在对系统调峰的影响主要表现在：第一，大规模风电接入导致电网等效负荷峰谷差变大，客观上需要增大调峰容量；第二，风电的反调节特性进一步加大了对系统调峰容量的需求。调峰问题是制约我国风电大规模并网的主要矛盾之一[4]。如目前我国风电所占比例最高的吉林电网，调峰问题突出。吉林省调直调的供热机组占直调容量的90%，风电装机占7.8%。在冬季夜间的低负荷、大风时段，风电出力大，电网调峰困难，被迫限制风电出力。

（三）风电功率预测

风电功率预测根据数值天气预报数据，采用物理方法或统计方法生成预测模型和预测核心程序，然后进行预测。目前国内外风电功率预测手段还不太成熟，预测精度与电网负荷预测相比还有较大差距。国外对风电功率预测的研究已经有20多年的历史，并已在电网调度中心和风电场中普遍应用。我国风电功率预测工作刚刚起步。中国电力科学研究院和吉林省电力公司已经合作开发了风电功率预测系统，并在吉林省电力调度中心实现了工程应用。预测精度的进一步提高和系统完善还需要做大量的工作。

（四）低电压穿越

低电压穿越能力是指在电网运行中，当系统出现扰动或远端（近端）故障时，可引起局部电压的瞬间跌落，期间电源维持并网运行的能力。在这种情况下，常规机组（火、水、气、核）均可通过快速励磁调节，提供电压支撑，保持在系统低电压期间机组的可靠联网运行而不脱网（一般为故障重合闸时间），低电压穿越能力强。风电机组也应具有低电压穿越能力，以防止在系统出现扰动或故障情况下脱网停机，对电网造成更大冲击。我国并网风电机组，由于未配备快速无功补偿装置或相应控制系统（我国没有这方面的要求），均不具备低电压穿越能力。

二、风电接入电网的相关措施

（一）在电网建设和规划方面

第一，积极推进“一特四大”战略的实施，建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的统一坚强智能电网，为接纳可再生能源搭建更坚实、更广阔的平台。

第二，促进全国风电整体布局规划尽快出台，指导各地区风电规划和项目前期工作；争取将风电规划纳入电力工业中长期发展规划，在国家层面实现风电与电网及其他电源的统筹规划。

第三，结合全国风电发展规划，开展大型风电基地接入系统和电网消纳能力专题研究，合理安排风电建设时序。

第四，结合统一坚强智能电网的发展规划，进一步加强全国电网互联和风资源丰富地区的特高压电网建设，实现全国范围内的资源优化配置，使风电等新能源送得出、落得下、用得上。

第五，统筹考虑大规模风電与配套水、火电电源的建设，打捆外送，提高输电系统的经济性和安全稳定水平。

第六，同步建设一定容量的调峰调频电源，解决风电大规模发展带来的调峰调频问题，确保电网安全稳定运行。

（二）在政策和技术标准方面

第一，积极主动配合国家有关部门做好风电接入电网相关战略、政策及规划问题的研究工作。

第二，积极开展与风电发展相关的系统接纳能力、电价机制等重大问题研究，为我国风电政策体系的完善提供坚强决策支撑。

第三，促进国家尽快制订、修订国家相关标准，严格风电技术要求，明确并强制执行风电机组和风电场接入电网技术性能要求。

第四，促进建立我国强制性的风电并网认证和检测制度，完善并网检测认证体系，对并网风电机组实行强制检测认证，确保电网的安全稳定运行。

（三）在电网运行控制方面

第一，加强风电大规模接入电网的运行控制技术研究，制定调度管理规程、规定，规范调度运行、计划管理、检修安排和事故处理。

第二，加快风电机组和风电场模型的研究工作，深化大规模风电接入后的电网稳定分析与运行控制研究。

第三，加强风电功率预测方法和系统研究，总结积累实际预测经验，提高预测精度，加快风电功率预测系统推广应用。

第四，依法加强风电场的并网安全性评价，提高风电场和电网的安全稳定运行水平。

（四）在技术支撑和人才保障方面

第一，加快建设国家风电并网研究检测中心，尽快完成风电试验基地的建设，全面开展风电机组和风电场检测工作。以公司风光储示范项目为依托，整合公司研究资源，加快大容量储能技术的研发和推广应用。第二，加快人才培养，加强国际技术交流与合作，满足风电快速发展的需要。

三、结论

大规模风电接入电网给电网的运行控制带来越来越大的影响。在扶持风电发展的同时，应加强风电对电网影响的相关技术研究；建设统一坚强的智能电网；建立或完善相关政策法规、标准体系和检测认证制度；建设高素质的人才队伍，保障风电与电网的和谐发展和电网的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]张宏宇，印永华，申洪，何剑，赵珊珊.大规模风电接入后的系统调峰充裕性评估[J]. 中国电机工程学报.2017（22）.

[2]魏晓霞.我国大规模风电接入电网面临的挑战[J].中国能源.2016（02）.

[3]肖创英，汪宁渤，丁坤，陟晶.甘肃酒泉风电功率调节方式的研究[J].中国电机工程学报.2016（10）.

[4]袁铁江，晁勤，李义岩.大规模风电并网电力系统经济调度中风电场出力的短期预测模型[J].中国电机工程学报.2017（13）.