淺談分散式風(fēng)電發(fā)展及規(guī)劃建設(shè)

康騰飛

摘要：由于大規(guī)模集中式風(fēng)電送出及消納存在瓶頸，以就近消納為主要特點(diǎn)的分散式風(fēng)電就越發(fā)受到人們的青睞。分散式風(fēng)電主要特點(diǎn)是系統(tǒng)規(guī)模小、能源利用率高且收益見效快。大力發(fā)展分散式風(fēng)電，有利于我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)、長遠(yuǎn)發(fā)展，對于加速相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具起到積極作用。本文針對分散式風(fēng)電發(fā)展及規(guī)劃建設(shè)展開分析。

關(guān)鍵詞：分散式;集中式;規(guī)劃建設(shè)

引言

分散式風(fēng)電的規(guī)劃建設(shè)響應(yīng)了國家能源局的號召，開辟了相關(guān)地區(qū)風(fēng)電開發(fā)的新模式，對促進(jìn)地區(qū)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。另外，以就地消納為原則的分散式風(fēng)電項(xiàng)目，對于促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極作用。

1、我國分散式風(fēng)電政策發(fā)展

1.1“十二五”期間分散式風(fēng)電政策

2010年國家能源局組織制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中，已經(jīng)明確提出利用分散式風(fēng)能，鼓勵因地制宜建設(shè)中小型風(fēng)電項(xiàng)目，就近按變電站用電負(fù)荷水平接入適當(dāng)容量的風(fēng)電機(jī)組，探索與其他分布式能源相結(jié)合的發(fā)展方式。

2011年7月和11月，為了促進(jìn)引導(dǎo)分散式風(fēng)電發(fā)展，國家能源局根據(jù)分散式風(fēng)電特點(diǎn)及我國國情，先后制定印發(fā)《國家能源局關(guān)于分散式接入風(fēng)電開發(fā)的通知》和《分散式接入風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)指導(dǎo)意見的通知》。文件中對分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)的思路為及接入系統(tǒng)條件進(jìn)行了規(guī)定，分散式風(fēng)電開發(fā)方式宜采用分地區(qū)或縣域“打捆”開發(fā)，分散式風(fēng)電接入電壓等級為110kV，66kV，35kV和10kV的現(xiàn)有已建成配電系統(tǒng)原則上不新建高壓輸電線路和110kV，66kV變電站，盡量不新建其他電壓等級輸變電設(shè)備。對于分散式風(fēng)電的裝機(jī)容量，在不影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下，按具體情況靈活選用，單個(gè)項(xiàng)目不超過50MW（除示范項(xiàng)目）。除此之外，文件中還對于分散式風(fēng)電項(xiàng)目從前期工作、工程建設(shè)驗(yàn)收、并網(wǎng)運(yùn)行管理等進(jìn)行了規(guī)定。通過兩個(gè)文件，我國分散式風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)實(shí)施有了初步完整的政策指導(dǎo)與規(guī)范，為分散式風(fēng)電實(shí)施有了實(shí)施依據(jù)。

1.2“十三五”期間分散式風(fēng)電政策

2016年國家能源局組織制定的《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中，提出堅(jiān)持集中開發(fā)與分散利用并舉，因地制宜推動接入低壓配電網(wǎng)的分散式風(fēng)電開發(fā)建設(shè)

。隨著我國風(fēng)電項(xiàng)目的快速發(fā)展，風(fēng)電消納等問題日益明顯，為解決消納問題，進(jìn)一步規(guī)范與推動分散式風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，探索分散式風(fēng)電的發(fā)展新模式，國家能源局以國能發(fā)新能[2017]3號形式印發(fā)《國家能源局關(guān)于加快推進(jìn)分散式接入風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)要求的通知》。文件明確分散式風(fēng)電不受年度指導(dǎo)規(guī)模限制，鼓勵建設(shè)部分和全部電量自發(fā)自用，在微電網(wǎng)內(nèi)就地平衡的分散式風(fēng)電項(xiàng)目。同時(shí)，文件對于分散式風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)再次進(jìn)行了規(guī)范，再次強(qiáng)調(diào)分散式風(fēng)電項(xiàng)目充分利用原有輸配電設(shè)備。明確分散式風(fēng)電接入電網(wǎng)優(yōu)先以下接或二接，接入系統(tǒng)電壓等級應(yīng)為35kV及以下。如果接入35kV以上電壓等級的變電站時(shí)，應(yīng)接入35kV及以下電壓等級的低壓側(cè)。按照“就近接入、在配電網(wǎng)內(nèi)消納”原則，嚴(yán)禁向110kV或66kV及以上電壓等級系統(tǒng)送電。由于近幾年風(fēng)電項(xiàng)目發(fā)展過快，部分地區(qū)存量風(fēng)電項(xiàng)目的存在消納問題，因此對于紅色預(yù)警地區(qū)新建分散式風(fēng)電項(xiàng)目暫緩建設(shè)（2018年，國家能源局又以國能發(fā)新能[2018]30號形式印發(fā)《分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)暫行管理辦法》文件鼓勵開展商業(yè)模式創(chuàng)新，吸引社會資本參與分散式風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)，激發(fā)市場活力為提高區(qū)域內(nèi)可再生能源的利用水平，文件鼓勵分散式風(fēng)電與太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、海洋能等各類能源形式綜合開發(fā)。文件規(guī)定110kV，66kV電壓等級接入的分散式風(fēng)電項(xiàng)目只能有1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，且總?cè)萘坎粦?yīng)超過50MW。110kV，66kV電壓等級接入的分散式風(fēng)電項(xiàng)目，接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理按照集中式風(fēng)電場執(zhí)行。

2、分散式風(fēng)電的規(guī)劃建設(shè)

2.1分散式風(fēng)電開發(fā)選址

區(qū)別于傳統(tǒng)大規(guī)模集中式風(fēng)電項(xiàng)目宏觀的“先找風(fēng)、后接入”的選址模式，分散式風(fēng)電的選址采用逆向方式，配電網(wǎng)或直供負(fù)荷站的負(fù)荷、消納能力、接入條件是規(guī)劃選址的決定性因素，在具備接入及消納的前提下，再論證土地、環(huán)保、生態(tài)等方面的條件。

2.2分散式風(fēng)電裝機(jī)容量的確定

率為11%2.2.1模擬法：

P分散=αp平均/（1-A）

其中p分布在風(fēng)電場的安裝容量中，p是連接到變電站的平均負(fù)載，α是系數(shù)。a是遞減系數(shù)，取0.25到0.35。α取1～1.6時(shí)考慮放棄風(fēng)現(xiàn)象。α取1.6～2.0時(shí)，棄風(fēng)率為2%至10%。α取2.0～3.0時(shí)，棄風(fēng)至31%。

2.2.2負(fù)荷分類法。

如果計(jì)劃連接到變電站的負(fù)載主要是I類負(fù)載，則分布式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備規(guī)模最好是該工作站長期運(yùn)行的最大負(fù)載。計(jì)劃連接變電站的負(fù)載主要是II類負(fù)載，分布式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備規(guī)模最好是該工作站長期運(yùn)行的最大負(fù)載的60%至70%。計(jì)劃連接到變電站的負(fù)載主要是分布式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備規(guī)模對該工作站長期運(yùn)行所需的平均負(fù)載（如果是III類負(fù)載）。比較兩種配置方法，模擬法考慮放風(fēng)現(xiàn)象和風(fēng)力發(fā)電場減少量，構(gòu)成分布式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備容量，計(jì)算方法正確。負(fù)荷分類是構(gòu)造方法過于保守的基于經(jīng)驗(yàn)的構(gòu)造方法。考慮到風(fēng)力輸出的隨機(jī)性和波動性，在規(guī)劃階段使用模擬方法計(jì)算分布式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備容量更為科學(xué)?？紤]到分布式風(fēng)力放棄現(xiàn)象，α需要1.5，風(fēng)力發(fā)電場減少系數(shù)a需要0.35。以一個(gè)地區(qū)的平均負(fù)載10MW為例，綜合考慮到風(fēng)力放棄情況和風(fēng)力發(fā)電場的減少系數(shù)，分布式風(fēng)力的配置容量約為23MW，分布式風(fēng)力發(fā)電場的安裝容量約為變電站平均負(fù)載的2.3倍。

2.3分散式風(fēng)電運(yùn)行控制

2.3.1無功協(xié)調(diào)控制技術(shù)

由于分散式風(fēng)電場系統(tǒng)規(guī)模小，無集中升壓站，不考慮集中補(bǔ)償設(shè)備，需要機(jī)組本身具有無功控制能力。提出了一種包含無功預(yù)測、無功整定、無功分配的三層新型分散式風(fēng)電場無功協(xié)調(diào)控制策略。無功預(yù)測層利用物理和統(tǒng)計(jì)方法組合預(yù)測單臺機(jī)組未來的無功輸出能力;無功整定層針對無功補(bǔ)償設(shè)備，提出電網(wǎng)無功缺額降出力的自身補(bǔ)償和多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)離散補(bǔ)償設(shè)備、靜止無功發(fā)生器與風(fēng)電機(jī)組共同補(bǔ)償配電網(wǎng)的無功需求方法;無功分配層基于風(fēng)功率預(yù)測無功功率信息，考慮風(fēng)速波動性，按照優(yōu)先級動態(tài)篩選風(fēng)電機(jī)組，調(diào)節(jié)其輸出功率，以跟蹤無功補(bǔ)償指令。

2.3.2分散式風(fēng)電機(jī)組控

具有恒電壓控制能力的分散式風(fēng)電機(jī)組可以對配電網(wǎng)電壓進(jìn)行主動控制，機(jī)組采用V/F控制時(shí)，為保證并網(wǎng)點(diǎn)電壓恒定，機(jī)組需調(diào)節(jié)相應(yīng)的無功功率補(bǔ)償有功波動引起的電壓變化。線路電抗與電阻比越大，補(bǔ)償有功波動所需的無功越小。抑制電壓波動還需考慮機(jī)組無功輸出能力和邊界的約束。

結(jié)束語

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢是由量到質(zhì)，從集中到分散，逐步走向精細(xì)化管理的過程。隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)重心向中東部和南部地區(qū)轉(zhuǎn)移，產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向逐步朝分散式傾斜，分散式風(fēng)電發(fā)展有望迎來換擋加速期。

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