風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響

梁尚榮

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，在人們的日常生產(chǎn)生活中，清潔可再生能源受到認(rèn)可和青睞。本文從風(fēng)能的角度進(jìn)行闡述，通過(guò)分析風(fēng)電的特點(diǎn)，著重研究分析風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)效益影響，同時(shí)提出相應(yīng)的政策建議，進(jìn)而為風(fēng)電并網(wǎng)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電 并網(wǎng) 經(jīng)濟(jì)效益

隨著能源與環(huán)境之間的矛盾不斷凸顯，清潔可再生能源受到人們的普遍關(guān)注和青睞。風(fēng)能在眾多綠色能源中，其前景潛力巨大，最具商業(yè)潛力，并且使用清潔，最重要的是成本低廉，取用不盡。風(fēng)力發(fā)電一方面為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供穩(wěn)定電力，另一方面有效緩解空氣污染、水污染，以及全球變暖等問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)利用各類新能源的過(guò)程中，風(fēng)力發(fā)電作為一種發(fā)電方式，其開(kāi)發(fā)規(guī)模巨大，同時(shí)商業(yè)前景廣闊。通過(guò)風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，在一定程度上可以有效減少化石燃料發(fā)電產(chǎn)生的污染物，推廣使用風(fēng)電可以大規(guī)模節(jié)能減排。隨著全球能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)的不斷嚴(yán)峻，風(fēng)能受到人們的普遍關(guān)注。在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電為風(fēng)力發(fā)電裝備制造業(yè)提供發(fā)展空間。

但是風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)?？焖侔l(fā)展，卻給我國(guó)電網(wǎng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，主要有以下幾方面：大容量新能源并網(wǎng)；成千上萬(wàn)多類分布式電源接入（風(fēng)電、太陽(yáng)能、電動(dòng)汽車(chē)等）；電源、電網(wǎng)、負(fù)荷均不確定；雙向潮流；局部電網(wǎng)潮流擁擠，竄動(dòng)；局部電網(wǎng)短路電流水平增加，可能越過(guò)設(shè)備限制；短路電流機(jī)理復(fù)雜化，系統(tǒng)保護(hù)復(fù)雜化；可靠性降低等問(wèn)題。下面就風(fēng)力發(fā)電的接入對(duì)電網(wǎng)安全及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行細(xì)化分析：

1 風(fēng)電的特點(diǎn)

與常規(guī)能源發(fā)電廠相比，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行有許多共性，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的特殊問(wèn)題需要重點(diǎn)解決。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①風(fēng)能發(fā)電受地理位置限制嚴(yán)重，并可能遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。②風(fēng)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定，使發(fā)電量不確定，隨機(jī)波動(dòng)，動(dòng)態(tài)變化。③難以控制風(fēng)能輸入的隨機(jī)性和出力。由于風(fēng)具有一定的隨機(jī)性和不可控性，進(jìn)而決定了風(fēng)能不可能存儲(chǔ)，更不可能像水電、火電等通過(guò)閥門(mén)控制出力。④不可調(diào)度性。由于風(fēng)能缺乏可控性，根據(jù)負(fù)荷的大小，難以對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行調(diào)度，進(jìn)而在一定程度上增加了調(diào)度的難度。⑤發(fā)電利用小時(shí)數(shù)低。如風(fēng)電一般年平均在2200小時(shí)左右，僅僅占一年8760小時(shí)的25%。⑥目前，異步發(fā)電機(jī)在風(fēng)電機(jī)組得到廣泛使用，在機(jī)端出口處，雖然設(shè)置了相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償電容器組，一方面輸出有功功率，另一方面發(fā)電機(jī)會(huì)從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，隨著有功輸出的變化，其無(wú)功需求也在發(fā)生變化。

2 風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.1 風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的影響

2.1.1 風(fēng)電場(chǎng)接入過(guò)程對(duì)電網(wǎng)的沖擊。與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合閘的瞬間，產(chǎn)生的沖擊電流不會(huì)影響發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但是，對(duì)于小容量的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，在并網(wǎng)的瞬間，風(fēng)電場(chǎng)將會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅下跌，進(jìn)而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電器設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.1.2 風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)電壓的影響。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，如果容量比較大，在這種情況下，當(dāng)系統(tǒng)電壓水平降低時(shí)，一方面導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償量下降，另一方面由于在機(jī)端組裝無(wú)功補(bǔ)償作用的電容器，使得無(wú)功補(bǔ)償量與接入點(diǎn)的電壓的平方成正比。此時(shí)風(fēng)電場(chǎng)本身缺乏無(wú)功支持，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功凈需求反而上升，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致電壓崩潰，部分風(fēng)電機(jī)組由于自身的低電壓保護(hù)停機(jī)。

2.1.3 風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度的影響。如果把它看作電源，則可靠性沒(méi)有保證。如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式不相應(yīng)地做出調(diào)整和優(yōu)化，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力將不足以跟蹤風(fēng)電功率的大幅度、高頻率的波動(dòng)，系統(tǒng)的電能質(zhì)量和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性將受到顯著影響。

2.2 風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.2.1 對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的影響，雖然由于地域差異，各地的風(fēng)電價(jià)格會(huì)有所不同，但總體來(lái)說(shuō)，風(fēng)電的價(jià)格要高于煤電的價(jià)格。

盡管?chē)?guó)家對(duì)于風(fēng)電在政策上給予了很多優(yōu)惠，在財(cái)政政策上，國(guó)家發(fā)改委每年均投入大量資金對(duì)可再生能源的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行支持；在稅收政策上，風(fēng)電企業(yè)增值稅減半征收，風(fēng)電機(jī)組零配件的進(jìn)口關(guān)稅降低。這些政策法規(guī)都是中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利好。但是其標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)仍然居高不下，目前按風(fēng)能資源狀況和工程建設(shè)條件，將全國(guó)分為四類風(fēng)能資源區(qū)，分別規(guī)定每千瓦時(shí)0.51元、0.54元、0.58元和0.61元的風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)；而火電標(biāo)桿電價(jià)在2014年8月15日平均燃煤機(jī)組降價(jià)0.93分/千瓦時(shí)后，電價(jià)每千瓦時(shí)仍約在0.3-0.5元之間。

2.2.2 目前由于風(fēng)電機(jī)組容量較大，而其受風(fēng)速的影響，經(jīng)常處于停機(jī)狀態(tài)，而電網(wǎng)不會(huì)因其處于停機(jī)，重新分配容量，只能按照風(fēng)電的接入容量將其閑置，年閑置時(shí)間大約在75%左右，造成電網(wǎng)資源使用效率的降低和浪費(fèi)。

2.2.3 由于風(fēng)電建廠時(shí)對(duì)該地區(qū)的風(fēng)速考察不嚴(yán)，造成風(fēng)電設(shè)備經(jīng)常隨其風(fēng)速處于頻繁啟停狀態(tài)，而每次啟停設(shè)備所用電量全部從供電企業(yè)購(gòu)入，所購(gòu)電量按大工業(yè)的電度電價(jià)執(zhí)行，電價(jià)每千瓦時(shí)約在0.44元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于供電企業(yè)的平均電價(jià)。

3 結(jié)論

隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷攀升和風(fēng)電場(chǎng)自身的特殊性，使得風(fēng)力接入對(duì)電網(wǎng)的沖擊、電網(wǎng)電壓等電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益所產(chǎn)生的影響越來(lái)越大。除了盡快建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)外，應(yīng)綜合考慮技術(shù)因素消除風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的不穩(wěn)定因素和建風(fēng)電場(chǎng)時(shí)其當(dāng)?shù)氐哪觑L(fēng)速，確保資源的有效利用，努力提高風(fēng)電接入的安全和經(jīng)濟(jì)效益，真正做到新能源的有效替代。

①當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量較大時(shí)，在其出力較低的情況下，通常能夠小幅度地提升系統(tǒng)的電壓水平。隨著出力的不斷增加，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，如果采用定速風(fēng)機(jī)，那么將會(huì)吸收系統(tǒng)的一部分無(wú)功補(bǔ)償，其補(bǔ)償容量通常為裝機(jī)總?cè)萘康?5%-20%。②風(fēng)電場(chǎng)的出力對(duì)系統(tǒng)電壓產(chǎn)生的影響，通常情況下，與風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以及風(fēng)機(jī)型號(hào)存在緊密的聯(lián)系，在考核風(fēng)電場(chǎng)出力對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響的過(guò)程中，需要對(duì)上述各個(gè)因素進(jìn)行綜合分析。

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