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国外风电并网特点及我国并网问题

2011-09-23 来源:互联网 浏览数:1046

  2010年,全球风电继续保持快速发展势头,根据世界风能协会(WWEA)统计,2010年全球风电总装机容量达1.97×108kW,同比增长23.6%。受国家政策驱动及全球发展态势的引领,我国风电发展迅猛,连续5年风电装机容量翻番式增长。

  风电的快速发展给电力系统规划运行带来新的挑战。本文旨在总结国外部分发达国家风电并网有关情况及特点,其在推动风电发展方面的措施和经验,对促进我国风电健康快速发展具有积极的借鉴意义。

国外风电并网现状及特点

①单个风电场大多规模较小,风电主要分散接入配电网

  欧洲等发达国家大力发展风电等可再生能源的主要目的是应对气候变暖和减少碳排放。已有风电场大多装机规模较小,除近期集中开发的大规模海上风电场采用高电压远距离输送外,主要是分散接入配电网就地消纳。德国2006年风电场装机容量小于50MW,接入110kV以下配电网规模约占总量的70%;丹麦风电机组主要接入30kV及以下网络,2006年底丹麦风电装机容量中,约88%接入低压网络和10~30kV配电网。

②风电大规模并网依赖于坚强电网的支撑

  丹麦是目前世界上风电装机比重最高的国家,其较高的风电装机比重依赖于整个欧洲比较完善的强联电网的支撑。丹麦东部电网通过交流输电线路与挪威、瑞典、芬兰等国组成北欧电网(Nordel),北欧电网具有统一的电力市场交易平台;丹麦西部电网则可以通过德国电网与欧洲大陆互联电网(UCTE)进行电量交易。

  在星期六凌晨4点前后风电大发时,丹麦风电出力占负荷需求的比重可达95%以上,此时丹麦向北欧电网输出电力,北欧电网通过跨国/跨区输电网为丹麦电网提供备用,以保证电网安全稳定运行。而在星期六18点前后风速超过25m/s时,风机退出运行,风电场出力急剧下降,此时北欧电网向丹麦输入大量电力,满足负荷需求。

③大规模风电并网需要其他电源的支持和协调发展

  丹麦电源结构以火电、风电为主,2008年电力总装机容量1315×104kW,其中火电998×104kW,占总装机容量的75.9%,风电316×104kW,占总装机容量的24.0%。但北欧4国电网联系紧密,北欧电网中水电约占总装机的50%,风电等可再生能源约占总装机的5%,其中约2/3的风电安装于丹麦[4],北欧电网中的大量水电为丹麦风电提供了足够的调峰支持。

  美国自2005年以来新增装机主要为风电和燃气电站,2008年燃气电站装机容量占总装机容量比重高达41.4%。大量具有灵活调节能力的燃气电站为风电快速发展提供了保障。

国外风电并网发展趋势

  ①未来待开发的风能资源通常离主要负荷中心较远,或位于海上,大规模开发规划通过高电压等级线路接入电网,远距离输送至负荷中心地区。

  近年来,欧洲部分国家风电开发重点由陆地分散开发转向海上大规模开发。根据德国风能协会(BWE)预计,2020年海上(北海和波罗的海)风电装机将达到1000×104kW,规划采用直流输电输送至南部负荷中心。西班牙未来待开发的风能资源主要集中在北部和南部的沿海区域,风电场也是以成片开发、大中规模为主,但其电力负荷区域主要集中在中部的马德里和东部的巴塞罗那地区,大量风电需要跨地区输送。近年来,西班牙电网建设以增强400kV骨干网架为主,2005~2009年新增400kV输电线路1 180km,约占新增线路的70%。

  ②随着风电开发规模的增大,风电输送容量不足的问题逐步显现,规划扩展输电网以扩大风电消纳范围和规模。

  德国风能资源主要分布在北海岸,而负荷中心在南部地区,目前,德国由于北部电网与南部电网联络线的限制,部分时段北部风电场会按照调度命令关停部分风电机组。德国2015年风电发展规划目标是装机容量达3600×104kW,占届时规划总装机容量的14%;规划改造更新380kV线路400km、新建850km,增加输电线路长度约5%。这些输电线路基本呈南北走向,以加强北部风电富集地区与南部负荷中心的联络[9]。

  2008年6月,美国能源部提出到2030年全国用电量的20%将由风电提供的发展目标。根据能源部联合国家试验室的研究[10],要实现此目标,风电装机将达到3.05×108kW,包括超过5000×104kW的海上风电。美国电力公司(AEP)研究认为,要实现这个目标需建设19000mile(1mile=1609.344m)765kV输电线路。

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