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分散式风电并网关键技术研究

2018-05-13  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:相较于集中式风电,分散式风电有诸多优点。
中国风力发电网讯:随着经济增速放缓,社会用电量减少,风电消纳问题日益突出,目前我国的集中风电发展受到很大限制。
相较于集中式风电,分散式风电有诸多优点。在化石能源和水资源较为贫瘠的地区,可利用分散式风电补偿负荷突然增长,免去扩容输配电设备所产生的费用;在负荷集中的周边地区修建分散式风电场,可减小用电压力,推迟电网的扩建,增加政策制定的弹性并缓解资金压力。
分散式风电布局灵活,可以布置在需要提高电能质量的网络末端,同时达到提高电能质量的目的。另外,分散式风电还可参与调峰调频等辅助服务,拓展风电的利用场景。
国内的分散式风电发展仍处于起步阶段,借鉴全球发展经验、集中攻关并网关键技术和积极推广实践,是目前阶段的主要任务。
1国内外分散式风电的发展现状分析
1.1国内外分散式风电的定义
我国的分散式风电接入项目是指距离负荷较近[1],不经过长距离输送,所发电力直接接入周边电网就地消纳的风电项目
分散式风电与分布式风电的发展模式略有不同。前者的发展模式为同一监控、当地消纳,主要目的在于解决区域负荷增长;后者发电的风电装机容量小、电压等级低、所发电量自发自用,剩余电量才接入电网,主要目的在于解决用户本身的负荷要求。
国际上没有明确定义分散式风电。虽然强调风电的分散接入,但是没有对风电的容量进行限定[2]。总的来说,提倡在电压水平相对不高的电网节点接入,以提高利用效益。在决定适合接入的电压等级前,需综合考虑当地的已有负荷情况和中长期范围内将兴建的电源规划,此外,还要考虑当地的资源,探索风电场适宜的开发规模。
丹麦、德国等可再生能源比例较高的国家,存在直接接入低电压等级电网的风电[3],这些风电规模不大,且不经过远距离传送,与国内对分散式风电的定义十分相近。而西班牙、美国等风能开发方式,则接近我国此前的集中开发方式。因为存在风电资源分布与大型负荷不匹配的问题,所以采用集中兴建大型风电场,再利用输电网络统一外送到电量需求大的地方。
1.2国内分散式风电的发展
我国的分散式发电发展时日尚短。国家能源局在2012年3月公布的第二批风电项目核准计划中,“分散式”三字才被明确提及,预计装机容量为837MW。分散式风电的发展也存在地域性的差别,西北地区发展得最为迅速[3],风电装机容量占到总体的53.8%,发电量占到48.3%,华东地区次之,分别是34.4%和39.6%。较早启动的华能定边狼尔沟分散式示范风电场于2012年正式运行,新疆哈密雅满苏风电场也于2013年投入运行。但总体而言,真正投入运营的分散式风电场仍为少数。
我国分散式风电的发展速度并不快,主要原因有:(1)分散式风电主要利用低风速资源[4]。高风速和低风速资源需要的风电机组不完全一致,为了建立分散式风电场,需要更新已有的风电设备。一方面需要投资方投入额外资金,另一方面也需要市场容量足够大才能驱动上下游产业做出技术革新;(2)分散式风电发展时间短,诸多产业规范、技术标准还未完善,且分散式风电设备与分布式光伏相比,体积较大、安装麻烦,从而在征地、安装、环评方面的程序都较为复杂;(3)2014年后,我国的经济发展结构发生变化,社会电力需求增速放缓,某些地域甚至停滞,电网对可再生能源的消纳能力大幅减弱。且目前风电机组辅助设备应用水平较低,参与调峰调频能力弱,无法撼动传统能源发电场在电力系统中的地位。
随着国家政策的进一步推动,分散式风电即将开始新一轮快速增长。2016年国家颁布的“十三五”规划纲要明确指出,要加速我国分散式风电的发展。尤其是在经济较为发达、负荷水平较高的中东部和南方地区。这些地区的省份多为用电大省[5],而风力条件却不如西部和北部省份。
因此,高效灵活的分散式风电更有助于满足负荷需求和电源质量要求。
1.3国外分散式风电的发展
美国和一些欧洲国家为了推进分散式风电的建设,出台了一系列政策[6-10],包括可再生能源配额制、财政补贴和税收优惠政策、双向义务机制等,得到了不错的结果。
美国的风电装机容量位列全球第二,风电在美国的两个州达到了占比25%的电力供应,九个州达到12%以上。虽然风电发展依然受制于生产税额抵免政策,但近来美国商业公司大举投资可再生能源,或将加速风电进入平价上网的趋势。
德国陆地风电场装机规模较小,大部分直接接入6~36kV或110kV的配电网,以就地消纳为主。但随着装机容量的不断扩大,德国也将考虑将风电并入输电网。
丹麦电网与挪威、瑞典、德国电网相连,组成北欧电网[3]。丹麦的配电网为100kV以下电网。丹麦风电较早开始大规模发展,受时代限制,风电机组的规模不大,因此丹麦风电机组主要接入电压等级为20kV及以下的配电网。另外还有小部分接入30~60kV的电网。目前,前者占到丹麦总风电装机容量的86.7%,后者则为3.1%[6]。

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