利用合理弃风提高大规模风电消纳能力的理论研究

利用合理弃风提高大规模风电消纳能力的理论研究

张川1江虹2

（1.国网兴安供电公司内蒙古乌兰浩特1374002.长春工业大学电气与电子工程学院吉林长春130000）

摘要：近年来，如何利用合理弃风提高大规模风电消纳能力得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了弃风原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面，就合理弃风提高大规模风电消纳能力展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：合理弃风；大规模风电；消纳能力；理论

1概述

人类利用风能的历史比较久远，中国是世界上最早利用风能的国家之一。直至工业社会初期，人们仅仅利用风能提水、灌溉、磨面和舂米，主要服务于农业生产，风能并未被视为重要能源而引起人们足够的重视。现代社会，常规能源的大量消耗和生态环境的不断恶化，使得人们不得不探求一种可持续的、环保的、安全的和易驾驭的新能源用以代替常规能源的消耗和减少对环境的影响，此时，风能重新回到人们的视野，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。

据估算，我国的风资源总量约为16亿千瓦，主要集中在三北地区（东北、西北和华北北部）和东部沿海地区。由于东部沿海地区经济发达，电能需求大，且生产和生活受季节影响的周期性变化小，因而风电场弃风现象较少发生。三北地区，尤其是欠发达的省份，经济相对落后，电能需求少且电能外送受电网结构和电能交易政策的影响，往往难以实现，加之季节变化对生产和生活的影响，使得三北地区（尤其是吉林省）成为风电场弃风的重灾区。

2弃风原因及分析

电能供给与需求的不平衡，是导致弃风的最主要原因。以河北红松风力发电为例从局部和整体的不同视角来分析电能供给与需求的不平衡问题。适度弃风有利于我国风电的发展风电的出力特性决定了风电机组达到满出力的时间很短，且风电多具有低谷时段反调峰特性，因此负荷低谷时段适度弃风不仅能够提高电网接纳风电并网能力也能够减少常规火电降出力运行的压力，提高整个电力系统运行的经济性。有研究报告表明，低谷风电弃风百分之三到百分之五，可增加到百分之三十到百分之五十的风电并网容量的。

例如：据风电能源发展总体的规划，结合区域风电资源的实际情况，来综合考虑区域及省（区）电网消纳风电能力、负荷特性、电网及其他电源规划，合理制定出统一的风电规划。坚持电网规划与风电资源的发展规划相结合原则，高度重视配套电网规划和论证，保证风电资源送出和消纳。坚持集中开发与分布式发展相结合，在开发建设大型风电基地的同时，积极建设中小型风电项目接入配电网就地消纳。完善和落实风电基地跨省区输电规划方案及调频调峰电源配套方案与风电基地同步建设；加快风电项目、输电工程的配套核准建设；

加快风电富集地区送出通道建设，改善现有网架结构，加强省间、区域间的电网联络线建设，提高电网输送能力和消纳能力。

3合理弃风提高大规模风电消纳能力

以下就内蒙古华电辉腾锡勒风电公司的察右中旗风电供热示范项目利用弃风供热为例论述项目的可行性。此项目选择乌兰察布市察右中旗科布尔镇作为风电供热试点，由内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司承担试点建设，供热面积为8万m2，华电公司采用与原有供热企业合作运营模式。

3.1供热地点的选择

供热地点位于察右中旗科布尔镇，总供热面积为85万m2。察右中旗科布尔镇采暖期为10月15日至次年的4月30日，采暖期共198天，历年采暖持续时间为4752小时，室外采暖计算温度为-23℃。

项目选定换热站2011年的采暖面积为8万m2，其中有4万m2是2007年后建成的节能建筑，另外4万m2是2011年建成的廉租房工程，建筑类型均为住宅，采用地暖式采暖。

3.2热负荷的确定

3.2.1热网最大设计热负荷

2006年以前察右中旗的综合热指标一般采用72W/m2左右，现行的节能设计要求，保温型建筑的热指标规定为40～45W/m2，结合察右中旗的实际调研情况，经测算本供热规划采用的综合热指标为60W/m2，经计算Qmax=4.8MW；

最大热负荷计算方法如下：

Qmax=q•F

其中：q-采暖热指标：60W/m2；

F-集中供热面积：8万m2。

3.2.2年热负荷

通过气象资料可得到采暖期30年内每天平均温度，根据采暖热负荷计算公式，可计算出采暖期内不同室外温度下建筑物的采暖耗热量。具体计算公式如下：

（MW）

其中：Q-室外温度下的热负荷（MW）

Qmax-集中供热采暖热负荷（MW）

-室外采暖计算温度（℃）

-采暖期室外温度（℃）

-室内设计采暖温度（℃）

具体计算数据，得出全年总供热量为1445.9万千瓦时。

3.3风电场选择

示范项目选择已建成投运的风电场作为风电供热试点，把试点风电场参与调峰的电量作为供热使用电量，并与电网进行低价结算，在此基础上，试点风电场将不再参与电网调峰，实现全年不限电运行。

本示范项目对应风电场为华电内蒙古察右中旗库伦风电场，距离科布尔镇60km，总装机容量为400MW。根据该风电场三年实际发电数据，在不考虑电网调峰时，该风电场等效满发小时数可达2500小时；在参与电网调峰时，风电场等效利用小时数为2292小时。据此，风电场可用于供热的等效利用小时数为200小时。

本示范项目确定的供热面积为8万m2，供热的所需电量为1445.9万千瓦时，以此计算得出风电场规模为75MW。

4加快电力市场建设，通过经济手段促进可再生能源消纳

一是切实执行可再生能源电量配额制。国家能源局2016年3月提出建立可再生能源开发利用目标引导制度，明确地方政府、电网企业和发电企业在发展可再生能源方面的责任。日前又发布《关于建立燃煤火电机组非水可再生能源发电配额考核制度有关要求的通知（征求意见稿）》，这个监测、考核和奖惩措施，有助于确保可再生能源发电配额真正落到实处，目前要务是各级政府、电力监督管理部门和广大发售电切实把这个制度落到实处。

二是扩大可再生能源外送市场。作为可再生能源富集的“三北”和西部省份，相比于全国一线发达省市，其当地的经济发展水平和对可再生能源电力的消纳能力相对弱一些，要实现当地消纳的难度非常大。跨省或域电网资源调配和消纳可再生能源电量，有助于提高全国电力系统消纳可再生能源电量的能力，加强全国电力市场消纳可再生能源电量的综合水平。通过跨省通道的传输，能促进智能家电、电动汽车等智能低能耗产品的大幅度应用，逐渐改变终端用户的用能方式，增加可再生能源在终端的消费比重。

三是建立电力交易绿色通道。要加快建立健全大规模、跨区域非水可再生能源电力交易的细则，同时提高可再生能源电量的调配层次，以便在更广领域、更多渠道容纳可再生能源电力。通过市场化手段和绿色发电证书交易，让新能源发电企业在得到上网标杆电价、政府补贴和交易溢价之外，还能得到绿色发电证书交易的收入，便于有条件降低绿色电力售价，缩短直接进入市场参与竞价交易的周期，把这个新兴的产业培育起来，让它发展壮大，成为我国具有竞争力的战略性产业。

结束语

综上所述，加强对利用合理弃风提高风电消纳能力的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的风电消纳能力提高过程中，应该加强对合理弃风利用关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1]白建华，辛颂旭，贾德香等.中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究[J].电网与清洁能源.2016

[2]时璟丽.科学规划促进可再生能源电力并网和消纳[J].电器工业.2017