浅析盐城地区风电对电网调度的影响

　　据国家发展改革委网站报道随着“十一五”规划中节能目标政策的制定，电力节能开始越来越引起人们的关注，电力调度将发挥越来越重要的作用。

　　近日，国家发展改革委、国家环保总局、国家电力监管委员会等联合发布《关于加快电力工业结构调整，促进健康有序发展有关工作的通知》(以下简称“《通知》”)，明确提出“调整发电调度规则，实施节能、环保、经济调度”。

　　经济调度，是以全网的供电成本或煤耗最低为目标函数，按照等微增率法和协调方程式进行调度，是运行环节中十分科学的方法。同时，兼顾实施节能、环保调度，经济效益、环境效益更好。

　　现在，我国电网调度实行的是按照年度计划实施发电调度的方式，即政府对各类机组下达年度发电计划，然后由电网企业按同类型机组的利用小时数大致相当的原则安排调度。这种由政府确定“大盘子”，然后平均分配发电计划的安排方式，明显存在着 只求公平而忽视了效率的大锅饭倾向，与《通知》中“优先安排可再生、高效、污染排放低的机组发电，限制能耗高、污染大、违反国家政策和有关规定的机组发 电”的要求相悖。

　　实行经济调度，一是要有足够的电力供应;二是要有合理的效益再分配机制。经济调度是以全网供电能耗最低或运行成本最低为目标，以牺牲高能耗机组的局部利益为代价换取全网整体利益的最大化，体现的是整个社会成本的最优化。为降低能耗，当前 最重要的就是要改变发电计划的形成方式，在政府可控的范围内，加大不同类型机组年度发电利用小时数的级差，鼓励能耗低、污染物排放少、节水型机组多发电。同时，要逐步解决高能耗机组挤占发电市场空间的问题，使其逐步淡出市场。

　　首先，可再生能源发电必须被优先考虑。实行经济调度时，应在满足可再生能源发电全额上网的条件下，再考虑其他类型机组的经济调度，或在经济调度的安排和开停机组合中，优先调用可再生能源机组发电。

　　在现有的条件下，应按照《通知》要求，尽快研究制定新的调度规划，以节能、环保、经济为标准，确定各类发电机组的发电次序和时间，优先调度低能耗的机组发电;或者直接按照能耗标准调度，优先调度低能耗的机能发电，激励发电企业降低能耗， 并最终将效益传递到全社会。通过实现新的调度规划，减少高耗能机组的发电量，提高整体电力系统的能效水平。

　　目前，政府部门应尽快组织实施电力节能、环保、经济调度试点，并逐步扩大范围，及早在全国范围推广应用

　　我市沿 海风力资源丰富，具备发展大规模风电场的条件。根据《江苏省风力发电发展规划(2006～2020年)》，全省风电可开发总量2100万千瓦，其中陆上 300万千瓦，海上1800万千瓦。盐城沿海风电可开发总量1470万千瓦，其中陆上170万千瓦，海上1300万千瓦，占全省风电可开发总量的2/3以 上。我市风电产业从2005年起步，风电产业不断从下游风电场建设向上游风电装备延伸，形成比较完整的风电产业链。目前陆上风电场正处于建设阶段，海上风电进入前期工作阶段，风电设备制造处于项目快速落户阶段。已有5个各20万千瓦陆上风电场获得国家批准，总规模100万千瓦，已完成装机47.8万千瓦， 风电累计发电5亿度。其中东台、大丰陆上风电场已全部建成投运，响水陆上风电场预计明年建成投运，滨海、射阳陆上风电场预计明通过核准并开工建设。海上风电场特许权招标工作已经启动，预计今年有5个海上风电场可获得国家批准并开工建设。

　　到2011年，风电场装机规模 达200万千瓦，风电装备产业形成200万千瓦整机制造能力和300亿元销售规模，并形成从高速齿轮箱、发电机、叶片、塔筒、法兰、轮毂、底盘、主轴、回转支承、变压器(变电站)、控制装置等风机关键零部件到整机组装完整产业链条

　　2 大规模风电集中投产后给电网运行带来的问题

　　由于风电具有较大的随机性和不可控性，因此风电场属于间歇型、不稳定的波动型电源。风电的大规模集中投运将给西北电网的调峰调频、联络线控制、系统暂态稳定、无功调压及电能质量等诸多方面带来直接影响，给电力系统的安全稳定运行带来新的挑战。

　　2 . 1 导致系统调峰困难增加

　　由于风电运行的不确定性，其功率波动常会与用电负荷波动趋势相反，即在负荷高峰时段可能无风可发，而在负荷低谷时段又可能来大风而需要满发l 钊。同时风电机组功率由风速决定，功率变化速率较快，从而还要求系统为之提供足够快的调峰速率。因此，风电的运行相当于产生了“削谷填峰“的反调峰效果，进一步加大了电网的等效峰谷差，恶化了系统的负荷特性，扩大了全网调峰的范围，因此必须要在全网范围内统一留取充足的正向、负向旋转备用容量。

　　3 风电大规模投产后对调度管理提出的新要求

　　按照可再生能源“保证接入、全额收购、优先调度”的政策要求，风电大规模投产后将对西北电网现行调度模式产生较大影响，电网调度工作在发电计划编制、潮流运行控制、联络线考核及电量消纳、并网运行管理等方面都将发生较大的变化。

　　3.. 1 对发电计划编制的影响

　　传统的发电计划编制是以电源的可靠性、负荷的可预测性作为前提的，在这2 点确定的基础上再对设备检修和互供电计划进行统筹安排。但是当系统内含有大量风电场时，由于目前风电出力的预测水平尚达不到工程实用要求的精度，如果把风电场看做负的负荷，可预测性较差;如果把它看做电源，

　　可靠性又没有保证，因此会给发电计划的编制工作带来较大的难度。

　　一般的方法是将风电功率与用电负荷叠加构成的等值负荷波动曲线来做研究，等值负荷曲线与常规用电负荷曲线相比，相当于加大了系统的峰谷差，增加了电网调峰的难度，对发电机组的开机方式和电网运行方式安排均产生较大影响。因此，在编制发电计划时必须要全网统筹安排，一方面保障系统在任何运行状态下都保持有与风电场额定出力相应的正、负旋转备用容量，另一方面要具备满足风电场出力骤变时的系统调峰速率。

　　3 . 2 对调度运行控制的影响

　　如前所述，由于风电场运行存在较大的不确定性，增加了对系统频率调整、断面潮流监控、联络线功率调节、地区电压稳定等各方面运行控制的难度，因此必将对调度运行人员的运行监控水平和协调反应能力，以及调度自动化技术支持手段等提出更高的要求。

　　4 . 2 加强对风电运行的在线监控能力和技术支持手段建设

　　由于西北电网的风电主要接在配电网内，而目前的网、省调度机构均以调度输电主网架为主，对风电场的运行几乎没有实时控制的能力。考虑到风电出力变化快、间歇性大、不确定性强等因素，应尽量在一些大中型风电场加装在线监控装置，使电网调度在发生事故紧急情况下能够实时地调控风电场出力，增强系统运行的安全性。

　　同时，为实现对风电的可控性，提高西北电网大量风电机组的并网管理水平和发电计划的准确性，应加强对风电技术支持手段建设，尽可能地将并网风电机组的实时信息接人到能量管理系统( EMS )中，便于调度机构对全网风电的实时出力有整体上的了解和统一的管理手段，提高风电的可控、能控、在控水平，更好地满足电网安全稳定运行的要求。

　　4 . 4 加强风电并网调度及运行管理

　　目前，针对大规模风电快速接人系统运行的现状.应提前做好风电的并网管理、计划管理、运行管理等工作，制定规范的风电管理规则，切实提高对风电机组并网运行的管理能力。

　　首先，应做好风电机组的并网管理，配合国家电监会修编完善的《 风电并网调度协议》 ，明确技术参数、调峰指标、调管关系以及网厂双方承担的责权、义务及相关行为，为运行管理提供依据。在风电场接人系统审杳时，要对风电机组的调节能力提出明确要求，同时站在涉网安全管理的角度L ，对风电的设备选型、保护配置、自动装置配备等进行技术指导(例如大规模推广使用双馈感应电机和直接驱动永磁式电机等新型机组以提高风电机组接人电网的标准)，以保证电网和设备运行的稳定性。其次，应做好风电调度的计划管理。针对风电运行的不确定性，应加强对风力和风功率的预测水平，积极开展有关风电预测的项目研究，及时了解和掌握风电出力与天气情况、负荷变化的相关性，认真评价风电对电力系统可靠性指标的影响，按照高、中、低多种预测的风电发电方式进行计划编制和断面安全校核，滚动做好不同来风方式下全网的电力电量平衡方案，确保系统留足旋转备用容量。

　　最后，应以加强风电调度竹理为契机，强化对系统内水、火电机组的辅助服务能力管理(尤其是水、火电机组的一次调频、AGC 响应速度和调峰探度等)，使得各机组的技术指标必须达到《 电网运行准则》 或相关技术标准规定的要求，进一步增强常规的水、火电机组抵御事故和恢复正常运行的能力，满足风电集中投产模式下电网的运行控制需求。

　　综上所述，积极研究、提前部署大规模风电集中投产形势下西北电网调度管理的应对策略及防范措施，可以进一步适应电力工业“节能减排”的发展趋势，落实节能发电调度的实施要求，为实现西北绿色能源的快速开发利用，促进电网与绿色环保能源的协调发展“保驾护航”!

　　2.1风电场并网的稳定性

　　由于风速变化是随机的，风电场出力也是随机的，使其容量可信度低，给电网有功、无功平衡调度带来困难。在风电容量比例高的电网中，可能产生电能质量问题(电压波动和闪变、频率偏差、谐波问题)，更重要的是要分析稳定性问题，验证系统的静态稳定、动态稳定、暂态稳定、电压稳定。相同装机容量的风电场在不同的接人点对电网的影响是不同的，短路容量大的接人点对系统的影响小，短路容量小的接人点对系统的影响大。定量分析风电场对电网运行的影响要从稳态和动态进行分析。稳态分析是对含风电场的电力系统进行潮流计算，在稳态潮流分析中，风电场高压母线不能简单视为PQ 节点或PU 节点。含风电场的电力系统对平衡节点的有功、无功平衡能力提出更高要求，要分别分析含风电场电网在电网大、小运行方式下是否满足系统安全稳定运行的各种约束

　　加强风电负荷预测精度

　　风力发电的最大特点是间歇性和不可控性。发展适合辽宁电网实际的中短期风力发电负荷预测方法，提高风电负荷预测精度，有助于科学管理，优化电网的经济运行，有助于调度员对电网进行调峰、调频、调压

　　3 . 5 采用先进技术手段

　　在大中型风电场加装实时控制设备。风电机组的实时信息必须接人能量管理(EMS )系统，并进行统一管理。电网调度应对系统内的分布式机组的实时出力整体上掌握，并在一定程度上对其可控、能控、在控，使其满足电网安全稳定运行的要求，电网调度可以在紧急情况下实时调控风电场。

　　近两年国家在开发新能源、节能减排方面加大投人力度，但由于风力发电具有随机性大、反调峰等特点，尤其是夜间负荷低谷时风力往往最大，由此，大规模风电并网发电，给负荷预测、机组组合、电网调峰带来了很大难度。另外，黑龙江电网火电机组比例大，冬季又涉及供热和厂房保温等问题，也使调峰问题更加突出。可见，深人研究风电预测技术，以及考虑风电的机组组合问题，对电力系统调度具有重要的理论和实践意义

　　由于风能具有很强随机性和间歇性，现有短期预测技术准确预测风电非常困难，其误差为15 % ——20 %左右。基于这一预侧结果的机组组合可靠性水平难以保证，主要体现在旋转备用决策的科学性和合理性上。备用是针对系统运行中的不确定性《发电环节、输电环节及负荷)问题而配置的，由于这一不确定性表现出规律的差异性(如各元件故障的概率，各节点负荷偏离预期值的程度等)，使确定性配置备用方法 , 在可靠性水平和经济性水平间产生矛盾，尤其是风电的接人会加剧这一矛盾，难免出现顾此失彼现象。