风电技术在浦东电网的应用

2011年第4期上海电力风电技术在浦东电网的应用吴立，徐文进，余建平上海市电力公司浦东供电公司，上海200122摘要对近年来上海浦东地区风电项目在电网中的应用作了综述，对风电项目的效益作了评价，对浦东地区风电项目发展存在的困难进行了探讨，并提出了建议，最后对风电项目的发展作了展望。关键词风电；应用；能源中图分类号TM614文献标志码B1发展风电的地域条件上海地处北纬31。，属中纬度地区，同时位于东亚季风盛行区，受冬夏季风影响，紧靠上海出海的长江口区以及东部沿海地区，属我国风能资源较丰富区之一。上海电力部门2005年在南汇和崇明东部海岸各设立了高度为50M的测风塔，据多年来的测风结果显示，50M高度平均风速可达71MS，平均有效风能密度达329WM。据估计，上海具有3000MW潜在风能资源开发潜力，而且有可供大规模装机的浅滩。因此，上海地区，尤其浦东电网供电地区含原南汇区及奉贤地区有很有利的条件可以利用和发展风电。自2006年1月1日可再生能源法正式生效以来，风电这一新能源、新技术在浦东电网内有了进一步的发展。2风电项目浦东电网现已投运的风电项目3项，分别为南汇风电场、东海大桥海上风电场，以及和临港风电场。其中南汇风电场装机容量为11台1500KVA，以35KV电压等级接人电网，现已正式投入运行；东海大桥海上风电场总装机容量为100MVA，是国内第一个海上风电项目。位于上海市南汇区近海海域，风电机组分布于东海大桥东侧1KM以外海域，安装34台单机容量3MW离岸型风电机组，通过35KV海底电缆接人岸上11OKV风电场升压变电站后再以2回LLOKV电缆接人220KV海洋变电站。接入系统工程已于2009年底完工，3台海上风机于2009年1O月开始试运行，目前所有风机已经并网运行。临港风电场容量均较小，以35KV电压等级接人系统，于2010年9月正式并网投入运行。在建的风电项目有1项，为老港风电场接入系统。老港风电场本期装机195MVA，最终装机795MVA，以L1OKV电压等级接入电网，由于全程实施架空线路，涉及居民矛盾较多，施工难度较大，工程施工曾一度中断，导致整个施工周期较长。在市相关职能部门的支持下，目前该工程的协调工作已经全部完成，正紧锣密鼓的施工中，预计将于11年3月底正式投入运行。另外，东海大桥海上风电场的二期工程100MVA也已在规划中，总装机容量将达200MVA，预计2015年之前投入运行。据此，浦东电网将有约300MVA的风电项目接人系统。21风电的优势以南汇风电场为例，该机组的工作区间是在风力425MS，在13MS时候达到满负荷，而且这些风电机组能够抗击12级的台风。以一年有效发电时间2000H计算，1500KW风力发电机组一年能发电量达到300万KWH，照此计算，整个风电场一年预计可上网电量约3300万KWH。再以东海大桥海上风电场为例，海上风电场较之陆地发电场有一定的优势。如风速更高，风能资源更为丰富；电机组单机容量更大，年利用小时数更高；海上风电机组的平均单机容量在3MW左右，风电机组年利用小时数一般在3000H以上，有的高达4000H左右。而我国现只处于风电设备制造起步阶段，现单机容量为3MW，年利用小时为2600H。根据计算，单台机组一年发电也能达到780万KWH，光目前的一期工程全场一年发电可达2亿7千万KWH。据此推算，预计至2015年底，浦东电网内每年将有8亿KWH电量来自风电。尽管对于浦东电网每年250亿一295上海电力2011年第4期KWH的售电量而言，这个数字的比重还很小，但是8亿KWH的电量，根据我国火电机组，平均35的发电效率，即每度电需要煤374G来计算，也可以说是节约了近3O万T煤的燃烧，降低了碳的排放。22风电所产生的问题及解决方案然而，风电项目的接入在我浦东范围内应用中也有不少棘手的问题。首先，风电项目的建设前期投入巨大，风电建设费用通常每KW8000元，海上风电的造价更大。以东海大桥海上风电场为列，电场本体建设及电气费用不计，光接人系统工程费用就高达8000万元，其中包含两回截面400MM的110KV电缆，总长22KM，以及5KM的排管工程。显然这一费用在电场投入初期，风电公司难以承担。为了扶持新能源的发展，根据国家发改委的有关要求，风电的接入系统工程费用基本由电力公司在自身基本建设费用中列支。但完全由电力公司贴资也并非长久之计，建议国家进一步加大风力发电项目贴息贷款的力度，并能在上网电价的核定上给予优惠，此外，更应降低风电税收，以提高风电的还贷能力。其次，风能存在随机性，大规模风电并网后对电力系统的安全稳定运行、电能质量等方面带来一定的影响比如在电压波动与闪变、谐波污染等方面均有不同程度的影响。同时，风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点，使得采用交流输电技术或传统的直流输电技术联网显得很不经济。另外海上钻探平台、孤立小岛等无源负荷，目前采用昂贵的本地发电装置，既不经济，又污染环境。对于上述问题，我们也正积极采取各种办法来应对，对于风电的接人系统，很多将其作为终端负荷来考虑，即为了保护系统和机组本身，当系统发生故障或失电时，要求风电机组保护及时动作，确保在01S内与系统解列，这一点由业主在风电机组选型时予以保证，同时还要求机组及其配电装置应具备一定的短路电流承受能力。这样一来，对于系统的安全确实有了保障，但同时也牺牲了风电的可靠性。目前，国家正努力研究与实践的柔性直流输电技术，可以在技术上解决一系列难题。柔性直流输电技术是当今世界上较为先进的技术，主要将应用于大规模扰动负荷接入系统，与基于自然换相技术的电流源型换流器的传统直一296一流输电不同，这是一种以电压源换流器、可控关断器件和脉宽调制PWM技术为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、能向无源网络供电、换流站间无需通讯、且易于构成多端直流系统。可以独立快速地控制有功和无功，且能够保持交流系统的电压基本不变，它使系统的电压和电流较容易地满足电能质量的相关标准。我公司也有幸参与了这一关键技术的研究，并且成为了该项技术示范工程的项目建设单位。工程内容具体为在南汇风电场与35KV大治站之间由原交流输电改为柔性直流输电。该项目作为上海智能电网的重要组成部分，目前已得到上海市发改委核准审批，并已于2010年内开工建设，将于年内投入运行。柔性直流输电技术是未来在大量可再生能源接入电网后改善配网电能质量的有效措施，在风电的广泛应用中，必将发挥其巨大的作用。3结语总体而言，风电在我国东部沿海地区，尤其是上海地区的发展前景看好，多年的实践应用已使风电技术日益成熟，也让上海市电力公司积累了大量关于风电接入及运行的宝贵经验，特别是东海大桥海上风电场这一个十万兆瓦级的大型风电项目的成功投运，为上海电网接纳更多更大容量的风电项目打下了坚实的基础。柔性直流输电技术等相关先进技术的研发和应用，不仅将有效改善上海的风电质量，更将为我国的风电技术迈人世界先进行列奠定基础。而且，随着国家政策的扶持，无疑对可再生能源的发展起到了有效的推进作用。最近经国务院批准，财政部和国家税务总局联合下发文件明确对风力发电实行按增值税应纳税额减半征收的优惠政策。同时国家发改委也表示风力发电将享受多项优惠政策。在这一系列文件出台的