海上风电出力特性及其消纳问题研究

杨浩

摘   要：海上风电主要的特征就是具有丰富的资源、不用消耗水资源、不占用土地资源、能够最大限度地开发利用等。很多国家或地区已经向海上转移，发展风电开发项目，所以发展海上风电是具有较大前景的。为确保海上发电作业的有效性，应该对此能源发电实际状态进行全面的研究分析，及时发现海上风电场工作的不足与问题，并采取科学的策略进行改正。文章主要探讨了海上风电的出力特性和消纳问题。

关键词：海上风电;出力特性;消纳问题;解决策略

我国风电的发电量已经超出核电，是第三大电源，在未来较长的一段时间内，风电会是调整能源结构的关键性保障。尽管我国现下的陆上风电开发在相对成熟的阶段，但是对于海上风电的开发依然具有非常广阔的空间。所以，文章提出了当前海上风电的出力特征以及消纳问题，并且提出科学的解决方案，旨在为推动国内海上风电更好发展提供有价值的借鉴。

1    海上风电出力特性分析

目前海上风电项目的发展在初期阶段，很多因素可以对项目工程的顺利开展构成影响，例如海上风力监测工作不到位、缺少有用数据、缺乏全面的出力历史数据等。由于各种原因对有效建设海上风电项目构成阻碍，应该采取研究框架，联系有关的数据信息分析出力特性。在分析此框架研究、风力出力问题的过程中，应该对实际数据、数据模拟进行综合探讨，得到全面的风力出力参数，研究者再根据测风数据模拟出力的具体情况，最终获取出力特性。

其中的一个特性是波动性，因为风能具有随机性特征，所以能够让风电出力产生波动性。不同的气候条件，对海上风速、陆上风速会形成明显的差异。受海上风能分散性的影响，海上风力分布广泛，同时具有较低的功率密度，能够掌握海上风电出力过程中的波动幅度较大，未见典型变化规律，同时出力波动范围是0%～100%，海上风电会出现持续性的大出力以及小出力现象。另外一个特性就是随机性，其出现可以是间歇性的。如果研究一个风电场每天的发电量，计算出连续数天的均值，那么可以获得一样的结果。但是计算每天不同时段的平均发电量，会产生明显不同的结果。

2    风电消纳特点及消纳问题探究

我国对于海上风电的研究虽然已经获得了较好的成绩，但是在消纳处理方面依然存在较多问题，阻碍风电并网以及能源有效存储、传输等。海上风电消纳特点通常表现在海上风电场以装机容量作为标准进行判断和处理问题。在冬季，对于海上风电场消纳問题的处理具有较大困难，夏季相对容易些。

通常，观测海上风速能够了解海上风电是否平稳，但是陆地具有较大的风速，会相应地削弱风电平稳度。海上风电的特性是具有较小的自相关函数衰减系数和出力波动性，同时多分布在海岸附近，海上风电接入时，通常不会严重危及系统调频。开发的海上风电项目不同，应该分区域落实，这会降低风电消纳困难。在规划建设海上风电场的过程中，风电场通常按照建设所在地的海岸线分布情况进行，在实际的工作环节，海上风电场可以参考附近修建的陆上风电场，以就近原则接入处理，不用建设太多输电通路，依据风电接入，会明显降低消纳难度。

另外，风电场出力特性密切关联海上风速。风电场的分布位置、附近的海洋性气候，可以对风速产生决定性的影响，因此在海上风电场的建设中，风速属于应该研究的关键性内容，但是当下海上风速测试资料并不多。所以，海上风电场应该对海上风速加大测量力度，才能及时掌握风电场工作环节产生的不良问题，如图1所示。

纵观当前海上风电消纳问题，总结为以下几方面的内容。首先，海上风电发展缺乏健全、完善的机制。主要表现为目前所运用的风电场建设管理制度还是之前的制度，存在滞后性，已经不能顺应时代发展的需求，多数内容脱离了当下的发电管理工作，尤其是跨省风电、跨区消纳的问题较多。其次，消纳市场开发缓慢，通常集中于华北、东北、沿海地区和西北，风电并网相对频繁，会提升电网调频以及调峰压力。而且部分风电场所在的区域具有较小的电力需求，特别是海上风电场，跟负荷中心距离较远，具有非常有限的消纳市场。再次，控制风电波动性的效果差。当前主要是运用电能存储设备控制波动性，但是并未满足存储要求的设备数量以及灵活电源占比少，所以往往达不到控制的成效。最后，预测技术的先进性不够。海上的风力变化存在规律性，达到某个时期的风力强度时，能够经概率计算的方法预测风电出力，进而减少风力发电的不确定性，减少电网所面临的不确定因素。但国内研究风电预测的技术还有待提升，缺乏先进的预测技术，所以不能良好地预测风力强度。

3    有效处理海上风电消纳问题的策略

3.1  完善制度

国家相关部门应该建立完善的制度，及时优化基于消纳问题的消纳法律规范，加入有效的风电消纳措施、消纳要求以及标准，实现不同区域之间的海上风电场跨省份和跨区域消纳。对于达到统筹规划风电基地的消纳市场，定比、定量消纳风电的目标。

3.2  增强海上风电发电能力

部分海上风电场落实发电工作时，一般是采取集中式的发电举措，会出现提升并网工作难度、严重损耗电能的现象。所以应该让海上风电项目建设人员不断学习、掌握新型发电模式，将工作质量水平有效提升。采取新模式期间，海上风电建设有关单位应该对相应项目范围进行详细的调查，再修建工业园区，将风电消纳市场有效扩大，完成风电消纳工作任务。

3.3  研究先进的风电预测技术

我国在研究海上风电核心技术上同发达国家相比具有一定的差距，海上风电消纳研究人员应该积极学习国外先进的现代化风电预测技术，了解我国此项技术研发期间的不足，总结经验，适当增加研发资金，运用更多的力量研发风电预测技术，形成预测模型，联系测试所得的风力数据，于模型中对风电工作进行预测。

3.4  加强海上风电场运行的安全管理

当前海上风电场运营过程中具有较多消纳问题，影响风电场的安全生产、社会效益以及经济效益。所以，必须要加强安全管理工作。海上风电场应该建立专业的安全运营管理部门，管理上要以安全生产和预防为主。工作人员需要增强管理能力，拥有较强的安全生产风险排除能力，可以及时处理安全问题，确保电力生产以及传输顺利进行，减少事故问题。

4    结语

海上风电可以将电能资源的生产质量和效率有效提升，在项目建设的过程中，应该对风电出力的特性进行良好的把握，保证能够顺利地建设项目。另外，应该重点掌握项目开发利用时产生的一些消纳问题，分析导致的原因，有针对性地提出解决方案并进行实践，保证海上风电项目投入应用后获得最佳成效，及时将成本收回，促进经济效益最大化的发挥。

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