風(fēng)火打捆運(yùn)用方式關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析

2013-06-27 08:51:00楊建設(shè)

風(fēng)能 2013年2期

楊建設(shè)

（中國水電顧問集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，北京 100024）

0 引言

大規(guī)?；厥降募虚_發(fā)是我國風(fēng)電開發(fā)利用的重要方式，而風(fēng)火打捆或風(fēng)電與其他形式電源的打捆送電，是解決和推進(jìn)大規(guī)?；厥斤L(fēng)電開發(fā)的電力外送與消納的有效途徑。

本文針對(duì)風(fēng)電基地開發(fā)的風(fēng)火打捆主要運(yùn)用方式、棄風(fēng)電量等關(guān)鍵參數(shù)的敏感性進(jìn)行影響分析，做出一些研究和探討。

1 某一風(fēng)火打捆的工程案例

為分析方便，本文以曾發(fā)表過的某文章[1]中所介紹的工程案例展開分析，該案例使用的即為風(fēng)火打捆運(yùn)用方式[1]。

該工程案例的電源基地包括火電基地和風(fēng)電基地兩個(gè)部分，兩者容量分別為6000MW和3500MW，擬議打捆送出的輸電通道容量與火電容量等同，亦為6000MW。該案例送出通道輸電特性可視為全負(fù)荷平直線型式，其分析得出的火電調(diào)峰裕度不小于2500MW，而風(fēng)電基地的出力保證率曲線可參見圖1。

如圖1紅線所示，可以看到該案例依據(jù)輸電經(jīng)濟(jì)性確定的棄風(fēng)方案所相應(yīng)的有效出力參數(shù)和棄風(fēng)運(yùn)用區(qū)域。該案例有效出力系數(shù)約為72%，棄風(fēng)電量比率約為2.47%

2 棄風(fēng)電量的敏感性分析

在這一案例中，如果選取不同的棄風(fēng)電量比率，那么對(duì)風(fēng)電裝機(jī)容量以及風(fēng)電和火電的發(fā)電總量將產(chǎn)生怎樣的連帶影響？換言之，如將上述方案作為基本方案，本文可以做以下探討：在火電規(guī)模和輸電通道特性不變的框架下，因棄風(fēng)電量比率調(diào)整可能引起的風(fēng)電裝機(jī)以及風(fēng)火特性狀況的變化。

為方便起見，本文現(xiàn)以不同的出力保證率為線索，找到對(duì)應(yīng)的棄風(fēng)電量比率與有效出力系數(shù)，再借助火電調(diào)峰裕度分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)的風(fēng)電裝機(jī)容量變化，進(jìn)而計(jì)算出風(fēng)電、火電的發(fā)電量及年等效滿負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，參見表1。其中，第3序號(hào)欄（出力保證率為10.8%）即為基本方案。根據(jù)表1數(shù)據(jù)繪制的各參數(shù)走勢(shì)參見圖2。

以上分析過程中，發(fā)電量計(jì)算均未計(jì)出力損失，出力與電量均為理論數(shù)值。

可以看到，棄風(fēng)電量百分比隨著出力保證率的增大而增大，同時(shí)也隨著風(fēng)電基地有效出力系數(shù)的減小而增大。對(duì)于風(fēng)電而言，這一變化的結(jié)果導(dǎo)致其裝機(jī)容量增大（滿足相同火電調(diào)峰裕度時(shí)，有效出力愈小則允許風(fēng)電裝機(jī)容量愈大），其總發(fā)電量隨之也提高，但年等效滿負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)因裝機(jī)容量的增大而降低；對(duì)于火電而言，因其需要為規(guī)模增大的風(fēng)電騰出空間，會(huì)致使發(fā)電量和等效滿負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的同時(shí)下降。

這種因棄風(fēng)電量變化而引起的相關(guān)參數(shù)的變化均為單調(diào)上升或下降曲線，且與人們對(duì)于電源基地“風(fēng)火”關(guān)系及關(guān)聯(lián)特性的認(rèn)識(shí)是一致的。

從上述曲線沒有明顯拐點(diǎn)的情形看，其驗(yàn)證了先前將棄風(fēng)電量設(shè)置為2.47%這一數(shù)值的考慮方案是可以接受的。當(dāng)然，這一案例如果涉及提高風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模，亦即盡量加大風(fēng)電對(duì)火電配置比例的需要，是可以參照上述參數(shù)走勢(shì)關(guān)系，在各方均可接受的平衡點(diǎn)上，找到滿意的風(fēng)電裝機(jī)容量，進(jìn)而確定其他參數(shù)的數(shù)據(jù)位置。

概而述之，圖2所示，由棄風(fēng)電量引起的特性變化關(guān)系傳達(dá)著這樣的重要信息：對(duì)于所論風(fēng)火打捆情形，棄風(fēng)電量的調(diào)整與改變，直接影響著風(fēng)火打捆的經(jīng)濟(jì)性能。而棄風(fēng)電量的選擇與確定，完全可以從風(fēng)電、火電的發(fā)電量與利用小時(shí)數(shù)所體現(xiàn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義入手考慮。

3 風(fēng)電裝機(jī)容量對(duì)于發(fā)電量、煤耗的影響分析

為了更清楚地觀察本文案例的風(fēng)電、火電發(fā)電效益及火電煤耗狀況，現(xiàn)分析該案例風(fēng)電裝機(jī)容量變化所對(duì)應(yīng)的風(fēng)電與火電發(fā)電量變化、風(fēng)電因替代火電發(fā)電所節(jié)省的用煤量，以及火電燃煤消耗量的變化關(guān)系（參見表2）。

在計(jì)算火電發(fā)電量與煤耗量的關(guān)系時(shí)，參考了圖3所示的目前單機(jī)容量600MW的典型燃煤發(fā)電機(jī)組的單位煤耗曲線。其中，火電不同負(fù)荷的單位煤耗量使用超空冷型機(jī)組的關(guān)系曲線。

圖4是依據(jù)表2繪制的在不同風(fēng)電裝機(jī)容量下，風(fēng)電發(fā)電量與火電跟隨發(fā)電量的關(guān)系曲線，以及火電跟隨發(fā)電量和煤耗量關(guān)系曲線。前者透露的風(fēng)電發(fā)電量與火電跟隨發(fā)電量的線性反比關(guān)系自不待言，這里將更多地分析發(fā)電量與煤耗量的變化關(guān)系。

表1 不同棄風(fēng)電量下風(fēng)火特性變化的敏感性分析表

表2 不同風(fēng)電裝機(jī)容量對(duì)應(yīng)的發(fā)電量變化及其耗煤情況分析表

從這種風(fēng)電與火電協(xié)同關(guān)系看，風(fēng)電多發(fā)相當(dāng)于火電少發(fā)，還意味著原用煤量的大幅節(jié)省。而從火電機(jī)組方面看，由于調(diào)峰“騰讓”送出通道空間，火電低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)意味著用煤總量是降低的，或說是此低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的僅是單位煤耗率略有增大（圖3顯示50%～100%出力率的煤耗率差小于15%）。后者在圖4火電跟隨發(fā)電量與煤耗量關(guān)系保持近乎“線性直線”中有所體現(xiàn)。

應(yīng)該說，上述參數(shù)關(guān)系一目了然，本文之所以仔細(xì)論述，是想借此澄清一個(gè)說法。近來，業(yè)界在談及風(fēng)火打捆或者全網(wǎng)風(fēng)電火電關(guān)系時(shí)，時(shí)常能聽到所謂“低碳機(jī)組高碳運(yùn)行”的抱怨，具體是說火電跟隨風(fēng)電低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)使火電相應(yīng)高煤耗。本文以為，該說法最多表明一個(gè)低負(fù)荷高煤耗率的現(xiàn)象，但其“一低一高”的句式確實(shí)引來了關(guān)于煤耗總量的誤解。本文上面數(shù)據(jù)有助于理解，該說法之“高碳”是指略有增高的單位煤耗率，而與煤耗總量無關(guān)。

4 結(jié)語

本文針對(duì)基地式風(fēng)電火電集中開發(fā)，并打捆送出運(yùn)用方式下[2-3]，對(duì)“棄風(fēng)”電量等關(guān)鍵參數(shù)的敏感性影響分析做出了一些研究探討，所得成果對(duì)于如何運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性分析的方法，對(duì)風(fēng)火打捆運(yùn)用方式關(guān)鍵參數(shù)的選擇與確定具有參考意義。

[1]楊建設(shè).風(fēng)火打捆運(yùn)用方式的出力特性分析方法[J].風(fēng)能,2012(11): 60-63.

[2]國家能源局.大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范[S].NB/T31003-2011.