吉林省风电出力典型日和年曲线研究

吉林省风电出力典型日和年曲线研究

0风电弃风研究目前，该能源利用技术是最成熟、使用范围最广的能源可替代能源，其开发利用在我国越来越受到重视。这被列入第25条规划的重点建设项目。吉林省风能资源丰富,地形条件良好,许多地区具备建设大型风电场的条件。目前,吉林省已成为国家规划建设的7个千万千瓦级风电基地之一,风电已经成为吉林省仅次于火电的第二大电源。然而,在风力资源丰富、风电出力较大的三北地区,多有用电负荷增长速度慢于电源建设速度,电网建设速度滞后于电源建设速度的现象,从而导致发电能力过剩;东北地区的热电联产机组在冬季为保供热会进一步的挤占风电并网电量;风电自身的反调峰性、扰动性等特点会进一步限制电网接纳风电的能力。使得目前风电出力不能正常上网,从而产生了大量的弃风现象,这不仅影响到风电的可持续发展,浪费可再生资源,更是对国民经济的快速发展起到了制约的反作用。减少弃风,刻不容缓。目前国内学者对弃风的研究处于初级阶段,只有少数学者关注弃风的问题。文献从调峰能力不足、配电线路阻塞和输电容量不足等方面深入分析了风电弃风的主要原因,描述了近期美国、德国、西班牙和丹麦等世界风电大国的弃风现状及风电弃风的管理及政策机制,并在此基础上提出了对我国风电弃风现象的基本认识;文献,阐述了合理弃风的必要性和可行性,认为合理的弃风会对电网更多的接纳风电上网具有积极的作用;文献深入分析了风电弃风的原因,介绍了中国风电弃风的现状和弃风的基本认识,并在此基础上提出了中国可采取的风电弃风的对策机制。但是学者们普遍没有从如何减少以及最大程度消纳弃风的角度考虑问题。本文分析了吉林省风电规律特性,通过对风电出力与常规能源用电负荷特性的研究提出了措施,为有效减少和消纳弃风提供了新的方法和思路。1吉林省的风力特征1.1风力资源潜力吉林省西部的洮儿河,中部的辽河平原和东部图们江构成吉林的三大缺口,成为气流活动的通道,造就了吉林风力资源的自然条件。吉林省风能开发潜力在地区分布上很不平衡,天池、四平中部和通榆等地在1000kWh/m2以上,为富风能区;其它地区在200~600kWh/m2之间,年有效风能的距平百分率达15左右。小于200kWh/m2,为贫风能区,如通化、集安等地。1.2风力出力时段分布总结吉林省近3年风电场实际出力数据和风电场可行性研究报告中收集到的测风数据,并结合林省风力资源的特点,分春季(图2)、夏季(图3)、秋季(图4)、冬季(图5)总结风电典型日出力曲线,以月为时间单位总结风电典型年出力曲线。由图2可以看出,春季风电典型日出力变化较大,风电出力大发时段为23:00~6:00,8:00~9:00和11:00~5:00;平发时段为6:00~:00,9:00~11:00,15:00~16:00和20:00~23:00;小发时段为16:00~20:00。由图3看出,夏季风电典型日出力总体相对较低,不同时段峰谷差很大,风电出力大发时段为17:00~21:00和23:00~24:00;平发时段为24:00~5:00;小发时段为5:00~17:00和21:00~23:00。由图4看出,秋季风力典型日日出力变化最大,风电出力大发时段为17:00~5:00;平发时段为5:00~7:00;小发时段为7:00~17:00。由各图所示的春夏秋冬四季典型日曲线可以得出,吉林省风电典型日出力曲线有如下特征:总体来看,白天风电场出力较小,夜间出力较大。从不同季节来看,夏季风电场输出功率较低,日内变化幅度较大;秋季典型走势与夏季近似,但其输出功率较大,最大可达装机容量的30%左右;春季和冬季风电场输出功率均比较大,且变化幅度较大,但二者最大值出现时刻差异较大。春季风电场输出功率最大值出现在12:00~16:00之间,而冬季出现在19:00以后。根据近年的风电年出力数据,按月归纳总结出风电典型年出力曲线,如图6所示。由曲线可以看出,吉林省风电出力在2~5月、10月和11月的春秋季偏大,为风力大发季节,即风盛期;而6~9月和12~1月的夏冬季偏小,为风力小发季节,即风衰期。2比较能源效率和能耗特性的能力2.1风电出力分析将吉林省春季、夏季、秋季、冬季典型日用电负荷曲线与相应季节风电的典型日出力曲线进行对比,可以得到吉林电网不同季节日负荷与风电场日出力的规律。吉林省春季典型日负荷与风电场出力的对比曲线如图7所示。由图7可以看出春季峰谷差较大,不利于调峰的进行;1:00~7:00风电场出力最大,在18:00以后峰谷差达到最大,此时风力出力最小,反调峰能力显著。由图8可以看出,峰谷差非常大,非常不利于调峰的进行;由于夏天较热,用电高峰期的到来增大了电网的负荷,此时是风电的小发季节,导致反调峰现象突出;由图中看出,只有在20:00左右风电出力达到一天里的最高峰。由图9可以看出,出峰谷差仅次于夏季,不利于调峰的进行;1:00~4:00风电场出力满足负荷需求,其余时段均低于负荷需求;这是因为吉林省夏、秋季节风量偏小,属于风电小发季节。由图10可以看出,冬季风电峰谷差较小;1:00~7:00风电场出力最大,此时为风电大发时段,与实际吻合;而9:00~21:00,风电的反调峰能力体现明显,18:00以后峰谷差达到最大,此时风力出力最小,反调峰能力显著;因为冬季为保证供热,有一部分风电不能并网,不得不弃风。2.2月平均负荷与风电场综合平均出力对比分析结合吉林省用电负荷特性研究的结论,将吉林省年典型负荷曲线与吉林省风电出力曲线进行对比,得到吉林省月平均负荷与风电场综合平均出力的对比图(图11)。由图11看出,吉林省内风电场年出力具有与年负荷变化具有明显的反调峰特性,6月~次年1月份用电负荷大,风电场出力小;2~5月份用电负荷小,风电场出力大。即:负荷大时风电场出力小;负荷小时风电。2.3风力发电时段和时间(1)吉林省风盛的月份2~5月、11月;风衰的月份1月、6~10月、12月。(2)根据典型日曲线可以得到:每日内风电大发时段为:21:00~6:00;平发时段为:6:00~9:00,1700~21:00;小发时段为:9:00~17:00。(3)风电场出力特性和吉林省负荷曲线大多数时段风电出力具有明显的反调峰性,为保证电网的稳定运行,在常规电源正常参与调峰的情况下,弃风不可避免。2.4典型日采暖期热电联产机组与风电机组用电负荷关系根据吉林省采暖期热电联产机组最小出力、风电机组出力、吉林省用电负荷数据,将其进行标幺化处理后,可以得到典型日的吉林省采暖期热电联产机组和风电机组与吉林省用电负荷关系图(图12)。由图可知,冬季供暖期,热电联产机组和风力发电在每天的2:00~5:00和19:00~23:00发生冲突,此时为风电大发时段,而热电联产机组在此时段对应供热负荷也比较大,机组最小发电量的也比较大,两者由此引起的冲突容易产生弃风现象。3风电余热利用的建议(1)增加电网的调峰能力,如在有条件的地区建设抽水蓄能电站,将提高系统调峰能力。(2)引导常规能源发电企业挖掘调峰潜力,合理调整常规能源出力,尽量让风电上网多发电。(3)促进电网建设和风电项目建设的配套化进程。风电场的建设与电网的配套建设同步,会大大减少风电弃风。(4)利用价格补贴机制,以就地消纳为主,对使用弃风电量的企业给予用电优惠和补贴;引导用电企业多