2022新能源風(fēng)電基地的發(fā)展及運(yùn)行控制

風(fēng)電基地的發(fā)展及運(yùn)行控制主要內(nèi)容一、引言二、酒泉風(fēng)電基地發(fā)展三、酒泉風(fēng)電基地運(yùn)行情況四、有關(guān)問題五、結(jié)束語全局問題：氣候變化和能源短缺。甘肅問題：是國家老工業(yè)基地之一，是我國石化工業(yè)的搖籃，也是重要的有色冶金工業(yè)基地，曾在全國生產(chǎn)力布局中有著十分重要的戰(zhàn)略地位。工業(yè)以重工業(yè)為主，單位GDP能源消費(fèi)高。玉門油田——現(xiàn)在面臨資源枯竭。必須要進(jìn)行變革，尋找新的增長(zhǎng)點(diǎn)——新能源！一、引言甘肅省風(fēng)能、太陽能資源豐富。酒泉風(fēng)電基地是我國第一個(gè)正式開工建設(shè)的千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地。目前制約甘肅風(fēng)電等新能源發(fā)展的主要矛盾是電網(wǎng)薄弱，輸送能力有限。二、酒泉風(fēng)電基地發(fā)展

2020年我國風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)1.5億千瓦，是2007年發(fā)布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》目標(biāo)的5倍。根據(jù)規(guī)劃，將在甘肅、新疆、河北、吉林、內(nèi)蒙古、江蘇六個(gè)省區(qū)打造7個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地。2020(2015)年甘肅酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地建設(shè)規(guī)劃裝機(jī)容量為2191(1271)萬千瓦；新疆哈密規(guī)劃1080(480)萬千瓦；內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)5000多萬千瓦，其中蒙西2081(1326)萬千瓦，蒙東3830(1795)萬千瓦；河北規(guī)劃在沿海和北部地區(qū)共建設(shè)1643(1078)萬千瓦；江蘇規(guī)劃建設(shè)1000(580)萬千瓦，包括近海700萬千瓦；吉林西部地區(qū)，主要在松源和白城等市，規(guī)劃到2020年達(dá)到2132(1012)萬千瓦。外加山東1243(717)萬千瓦。單位：瓦/平方米酒泉區(qū)域素稱“世界風(fēng)庫”甘肅風(fēng)能資源分布圖甘肅省太陽能資源分布圖單位：兆焦/平方米甘肅酒泉敦煌區(qū)域是“大漠光電工程”理想?yún)^(qū)域四個(gè)風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)的地區(qū)分布甘肅酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地各規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)地理位置圖

圖3-1玉門風(fēng)電場(chǎng)地理位置圖

圖3-2

瓜州風(fēng)電場(chǎng)地理位置圖風(fēng)電接入系統(tǒng)輸電方案示意圖示吊裝容量為實(shí)際完成吊裝：

約4000MW建設(shè)容量是指“已并網(wǎng)或風(fēng)電場(chǎng)配套送出工程建成的吊裝容量”：約2000MW運(yùn)營容量是指“經(jīng)調(diào)試后已并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電機(jī)組容量”：

1200MW現(xiàn)在正在進(jìn)行調(diào)試、驗(yàn)收，計(jì)劃2011年2月底運(yùn)營容量（累計(jì)）：5160MW電網(wǎng)建設(shè)及規(guī)劃情況輸送能力問題330kV，全線串聯(lián)7座變電所，輸電線路全長(zhǎng)約1000公里無法滿足酒泉風(fēng)電基地的送出需求輸送能力問題—2010年11月3日建成750kV輸電線路，與西北750kV主網(wǎng)相連基本滿足516萬千瓦風(fēng)電送出情況輸送能力問題—待建±800kV特高壓直流輸電技術(shù)，酒泉——三華（湖南株洲）力爭(zhēng)2012年建成，確保2013年建成秦安寧夏固原嘉峪關(guān)張掖山丹金昌天水成縣秦安眉峴西峰寧夏固原平?jīng)鲭姀S寧夏寧安花園阿蘭陜西雍城陜西桃曲寧夏中寧涼州黑河洛大九甸峽藍(lán)色為已有項(xiàng)目紅色為當(dāng)年投產(chǎn)項(xiàng)目蘭州西永登古浪新莊炳靈臨洮劉家峽隴西和平定西銀城東臺(tái)石城靖遠(yuǎn)電廠平?jīng)鲭姀S天水寧安寧夏中寧官廳花園阿蘭蘭州東劉家峽炳靈九甸峽岷縣瓜州雙灣多合多合蘭州桃樹村天水永登白銀平川武都西和蘭州北良平社棠皋蘭銀東西固永昌玉門鎮(zhèn)酒泉苗家壩官廳平?jīng)鲢y川東固原官廳銀川東金昌哈密柳園天水秦安寶雞景泰岷縣高臺(tái)乾縣西寧涼州西寧海石灣蘭州南權(quán)家門連城東大灘750、330千伏變電站330千伏線路750千伏線路圖例法放安西2010年甘肅電網(wǎng)示意圖酒泉風(fēng)電外送規(guī)劃酒泉風(fēng)電外送規(guī)劃(2015年)2020年規(guī)劃主網(wǎng)架三、酒泉風(fēng)電基地運(yùn)行情況2010年1－6月，甘肅電網(wǎng)新投風(fēng)電場(chǎng)4座（達(dá)到13座），分別為國投北大橋東、天潤柳園、龍?jiān)幢贝髽蛞缓妄堅(jiān)幢贝髽蛉?，新增風(fēng)電裝機(jī)容量249MW，達(dá)到1146.1MW，上半年13座風(fēng)電場(chǎng)完成發(fā)電量97261萬kWh，同比增加73％，其中酒泉11場(chǎng)86686萬kWh，同比增加55％，白銀2場(chǎng)10575萬kWh,同比增加44％。

瓜州地區(qū)６月份主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸睎|風(fēng)，風(fēng)向頻率19.5％，其次是南東風(fēng)，頻率為15.8%；月平均風(fēng)速7.66m/s，與上月持平；平均有效風(fēng)速569h，同比多13h；最大、極大風(fēng)速為29.5、32.6m/s，分別在6月25日、14日出現(xiàn)在中電安西和國投北大橋東風(fēng)電場(chǎng)。

玉門地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和南風(fēng)，風(fēng)向頻率均為8.1％，其次是西風(fēng)，頻率為5.5％；風(fēng)電場(chǎng)月平均風(fēng)速6.72m/s，同比小0.47m/s；月平均有效風(fēng)速603h，同比多46h。最大、極大風(fēng)速為23.5、29.8m/s，在6月4日出現(xiàn)在中節(jié)能昌馬風(fēng)電場(chǎng)。

6月份13座風(fēng)電場(chǎng)完成發(fā)電量16343萬kWh，同比增加63.5％，其中酒泉11場(chǎng)14397萬kWh，白銀2場(chǎng)1946萬kWh。全網(wǎng)風(fēng)電出力主要集中在5-35％裝機(jī)容量區(qū)間，出現(xiàn)時(shí)間頻率為61.4％，其次是35-65％裝機(jī)容量區(qū)間，出現(xiàn)時(shí)間頻率18.5％，0-5％是20.1％，65-95％是0％。酒泉風(fēng)電場(chǎng)(5160MW)出力特性全網(wǎng)月平均風(fēng)電日最大出力占裝機(jī)容量比為0.33，河西0.26，白銀0.54，其中瓜州和玉門分別為0.30、0.35。全網(wǎng)風(fēng)電1min、3min、5min和10min月平均負(fù)荷爬坡速率分別為：58、80、101、189MW，下降速率分別為：78、111、338、473MW，1min、5min、15min出力最大變化幅度為：78、171、415MW，河西風(fēng)電由于所占比重大，負(fù)荷升降速率接近全網(wǎng)速率。風(fēng)電場(chǎng)月平均發(fā)電負(fù)荷率24.1％，同比減少1.7個(gè)百分點(diǎn)；平均發(fā)電利用小時(shí)數(shù)157h，同比增加10h；機(jī)組平均可利用率96.9％，同比降低1.1個(gè)百分點(diǎn)。

六月風(fēng)電場(chǎng)統(tǒng)計(jì)全月棄風(fēng)電量5905萬kWh，同比增加237％。其中場(chǎng)外4214萬kWh，同比增加215％，場(chǎng)內(nèi)1691萬kWh，同比增加307％。6月份風(fēng)電場(chǎng)月度負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差、電量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率分別為34％、79％。

風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目瓜州玉門白銀中電安西大梁向陽國投北大橋東天潤柳園大唐三十里井子中節(jié)能昌馬潔源興泉撿財(cái)塘最大出力(MW)125878750308985145934542最大出力占裝機(jī)容量比(%)848688100619086728410093發(fā)電負(fù)荷率(%)2226242514282019184724機(jī)組可利用率(%)100971009897969989989894負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差(%)6827213429752832171530電量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率(%)6887768475857184866099六月電網(wǎng)峰谷差率17％，風(fēng)電反調(diào)峰率0.45，有效發(fā)電時(shí)間(風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)注入有功時(shí)間）716h。6月26日19:17甘肅電網(wǎng)風(fēng)電總出力達(dá)到568MW，占當(dāng)時(shí)風(fēng)電總裝機(jī)容量的50％。本月風(fēng)電占日發(fā)電負(fù)荷的最大、最小比例分別為6.6％(出現(xiàn)在6月30日22:25，風(fēng)電529MW，發(fā)電負(fù)荷8043MW)、0%(出現(xiàn)在6月29日23:20，風(fēng)電0MW，發(fā)電負(fù)荷8012MW)，占用電負(fù)荷的最大、最小比例分別為7.0％(出現(xiàn)在6月29日22:20,風(fēng)電564MW，用電負(fù)荷8096MW)、0%(出現(xiàn)在6月29日22:20，風(fēng)電0MW，用電負(fù)荷8336MW)。

風(fēng)電出力曲線特點(diǎn)

由于存在地理分散效應(yīng)，各地風(fēng)況各不相同，因此八個(gè)風(fēng)電場(chǎng)出力加總的結(jié)果是總出力曲線更加平滑。

2009年全網(wǎng)風(fēng)電出力主要集中在2-35％裝機(jī)容量區(qū)間，出現(xiàn)時(shí)間頻率為71％，35-65％裝機(jī)容量區(qū)間出現(xiàn)時(shí)間頻率為21％，65%以上裝機(jī)容量出現(xiàn)時(shí)間頻率分別為1.0％。020406080100頻率（%)0%26323013635%493847617165%202718242195%54521100%00000玉門瓜州白銀河西全網(wǎng)時(shí)段電量比例0:00-6:005304244%6:00-12:002169918%12:00-18:002209519%18:00-24:002209519%日發(fā)電量在0:00-6:00所占比例達(dá)到44％

2010年1－6月，甘肅電網(wǎng)新投國投敦煌和中廣核敦煌兩座光伏電站，并網(wǎng)容量達(dá)到13MW，完成光伏發(fā)電量246.4萬kWh，同比增加1123％。5月8日國投敦煌2MW光伏電站與潔源向陽49.5MW風(fēng)電場(chǎng)出力對(duì)比1、保證容量：把負(fù)荷高峰時(shí)段的風(fēng)電出力從小到大排序，在某一保證率（如95%）下風(fēng)電的最小出力。主要用于衡量在進(jìn)行電力平衡分析時(shí)風(fēng)電可為系統(tǒng)提供的容量。酒泉：小于2.0%，電力平衡時(shí)發(fā)揮的作用基本可以忽略。2、有效出力：把負(fù)荷低谷時(shí)段的風(fēng)電出力從小到大排序，在某一保證率（如95%）下風(fēng)電的最大出力。主要用于衡量在負(fù)荷低谷時(shí)段風(fēng)電大發(fā)時(shí)對(duì)系統(tǒng)調(diào)峰容量的需求。酒泉：大于60.0%，有效出力高，增加了系統(tǒng)調(diào)峰的難度。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)2009年底，風(fēng)電功率短期預(yù)測(cè)系統(tǒng)正式上線。誤差20%左右，受天氣預(yù)報(bào)、限電、風(fēng)機(jī)故障數(shù)據(jù)樣本的影響。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能規(guī)范（試行）

國家電網(wǎng)公司調(diào)度通信中心前言1、范圍2、術(shù)語和定義3、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備4、數(shù)據(jù)采集與處理5、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)6、統(tǒng)計(jì)分析7、界面要求8、安全防護(hù)要求9、系統(tǒng)輸出接口10、性能要求附錄A誤差計(jì)算方法風(fēng)電功率預(yù)測(cè)WindPowerForecasting

以風(fēng)電場(chǎng)的歷史功率、歷史風(fēng)速、地形地貌、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)建立風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的預(yù)測(cè)模型，以風(fēng)速、功率或數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)作為模型的輸入，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)行工況，得到風(fēng)電場(chǎng)未來的輸出功率；預(yù)測(cè)時(shí)間尺度包括短期預(yù)測(cè)和超短期預(yù)測(cè)。

短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)ShortTermWindPowerForecasting

未來3天內(nèi)的風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)，時(shí)間分辨率不小于15min。

超短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)Ultra-shortTermWindPowerForecasting

0h~4h的風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)，時(shí)間分辨率不小于15min。

性能要求

電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)至少可擴(kuò)容至200個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。

風(fēng)電功率預(yù)測(cè)應(yīng)不受風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組檢修和擴(kuò)建限制，即風(fēng)電場(chǎng)任何運(yùn)行狀態(tài)皆可進(jìn)行功率預(yù)測(cè)。

風(fēng)電功率預(yù)測(cè)模型計(jì)算時(shí)間應(yīng)小于5min。

單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)短期預(yù)測(cè)月均方根誤差應(yīng)小于20%。超短期預(yù)測(cè)第4h預(yù)測(cè)值月均方根誤差應(yīng)小于15%。

均方根誤差（RMSE）平均絕對(duì)誤差（MAE）相關(guān)性系數(shù)（r）

（負(fù)荷預(yù)測(cè)RMSE，分母上是實(shí)測(cè)值，而此處是固定大數(shù)Cap，經(jīng)常用裝機(jī)容量代替）

PMi為i時(shí)刻的實(shí)際功率，PPi為i時(shí)刻的預(yù)測(cè)功率，PM為所有樣本實(shí)際功率的平均值，PP為所有預(yù)測(cè)功率樣本的平均值，Cap為平均開機(jī)容量，n為樣本個(gè)數(shù)。調(diào)度系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率考核實(shí)施細(xì)則

（試行）四、有關(guān)問題隨著風(fēng)電大規(guī)模集中開發(fā)，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的影響，調(diào)節(jié)困難。制約風(fēng)電接入系統(tǒng)的問題包括系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流、電壓、電能質(zhì)量、低谷調(diào)峰等問題；導(dǎo)致電網(wǎng)最大可接納風(fēng)電容量可能低于當(dāng)前風(fēng)電總裝機(jī)容量。為了保證電網(wǎng)的安全，調(diào)度運(yùn)行人員往往將風(fēng)電場(chǎng)的出力限制在一個(gè)較小的范圍。在調(diào)度與控制方面調(diào)度員的工作強(qiáng)度和復(fù)雜性加大，人工調(diào)度控制方式：有以下三大不足

----有功控制不及時(shí)

----容易造成發(fā)電分配不公

----有功控制調(diào)整慢結(jié)合甘肅嘉酒地區(qū)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地建設(shè)，考慮嘉酒電網(wǎng)與甘肅主網(wǎng)聯(lián)系相對(duì)薄弱，合作研制了開發(fā)了《大型集群風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)》。風(fēng)電有功功率控制的基本思路風(fēng)電有功功率控制的基本思路風(fēng)電由于風(fēng)力的間歇性和隨機(jī)性，精確預(yù)測(cè)難度非常大，在從電網(wǎng)的角度進(jìn)行有功功率控制中，難以像火電、水電等其他常規(guī)電源一樣做到隨時(shí)按照電網(wǎng)調(diào)度的要求在指定出力下運(yùn)行，而且為了有效利用風(fēng)資源，必須盡可能保證風(fēng)電出力的最大化。風(fēng)電有功功率控制有兩種思路：一是最大出力控制模式：即在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，根據(jù)電網(wǎng)風(fēng)電接納能力計(jì)算各風(fēng)電場(chǎng)最大出力上限值，風(fēng)電場(chǎng)低于上限值時(shí)處于自由發(fā)電狀態(tài)（爬坡速率必須滿足要求），超出本風(fēng)場(chǎng)上限值時(shí)，可根據(jù)其他風(fēng)場(chǎng)空閑程度占用其他風(fēng)場(chǎng)的系統(tǒng)資源，以達(dá)到出力最大化的目標(biāo)；二是出力跟蹤模式：即以各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)當(dāng)前的功率預(yù)測(cè)為依據(jù)（風(fēng)電場(chǎng)就地監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)當(dāng)前的風(fēng)速、風(fēng)力、風(fēng)向，預(yù)測(cè)出當(dāng)前可能達(dá)到的最大功率），經(jīng)電網(wǎng)安全校核后的下發(fā)各風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃，各風(fēng)電場(chǎng)必須實(shí)時(shí)跟蹤發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行有功功率的調(diào)整。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)其他問題機(jī)組性能不滿足并網(wǎng)技術(shù)要求系統(tǒng)擾動(dòng)（短路）時(shí)，大規(guī)模跳機(jī)。

實(shí)例：750kV系統(tǒng)試驗(yàn)中，空投變壓器，酒泉已經(jīng)投運(yùn)風(fēng)電場(chǎng)全部切機(jī)。

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