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国外分散式风电关键技术研究及对我国的启示

北极星风力发电网  来源:东北电力技术  作者:赵君  2018/7/12 13:40:45  我要投稿  

北极星风力发电网讯:风电的大规模集中开发和分布式利用已是国内外广泛关注的两种风能开发形式。“十一五”期间,我国风电发展的主要模式是大规模集中开发并网,大规模风电的迅猛开发也带动了风电产业的快速进步,但同时也带来了风电消纳的难题,“弃风率”居高不下。

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在这种情形下,分散式接入模式应运而生,并且逐渐广泛地得到了应用。分散式风电系统具有规模小、见效快且能源利用率高的优势。所以我国“十二五”期间将“建设大基地,融入大电网”模式改为了“集中+分散”的方式,鼓励靠近负荷中心开发风场,分散接入。从技术和政策层面来说,我国对大规模风电并网和分布式电源接入都有了相应技术规定和营运模式,而对以“就地消纳、多点接入、集中监控”为特点的分散式风电还缺乏相关技术标准及系统性的研究。

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一、分散式风力发电技术

1.分散式风力发电的定义

分散式接入风电项目是指位于用电负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入电网,并在当地消纳的风电项目。分散式接入风电项目应具备以下几个条件:

a.应充分利用电网现有的变电站和线路,原则上不新建高压送出线路和110kV、66kV变电站,并尽可能不新建其他电压等级的输变电设施;

b.接入当地电力系统110kV或66kV降压变压器及以下电压等级的配电变压器;

c.在一个电网接入点接入的风电装机容量上限以不影响电网安全运行为前提合理确定,统筹考虑各电压等级的接入总容量,并鼓励多点接入;

d.除示范项目外,单个项目总装机容量不超过50MW。

2.分散式风力发电的优点

分散式风力发电最明显的优点就是不用像大规模风电场一样新建高电压、远距离输电线路,由于其容量小,本地消纳的压力要小得多,还有如下几方面的优点。

a.对电力用户:①提高了电力供应的可靠性;②在电力用户附近,恰当的地点安装合适的风电机组,更加充分地利用了风能资源,不用新建长距离输电线路,进而大幅度减小了线路的损耗,提高了能量转换的效率;③依靠先进的电力电子设备进行有效地控制,满足了电力用户对电能质量的要求;④为我国输电线路、配电设施延伸不到的偏远地区,提供电力供应;⑤为电力用户使用电力提供多种选择的途径。

b.对风电开发商:①因为分散式风力发电选址灵活、体积小、投资小、建设周期短,风电开发商能够对投资形式进行有效评估,从而可以减小投资的风险;②以相对低的资金成本进入竞争的电力市场;③由于分散式风力发电属于可再生能源,可以享受可再生能源的一些优惠政策;④建在电力用户附近,一定程度地节约了输电线路和设备的资金花费;⑤紧密配合负荷增长,扩建周期短,避免了无谓的资金花费。

c.对电网公司:①风电机组就地安装,靠近电力用户,节省了远距离传输的输电线路和配电系统的投资;②在没有输配电网络的偏远地区,电网公司架设输电线路和配电设施的成本极高,所以分散式风力发电为电网公司缓解了压力;③分散式风力发电亦可以作为今后应对电网大面积停电的一种重要措施。通过设置和调节应用于分散式风力发电的风机可以具有容易自启动、恢复速度快等特点,当电力系统发生大面积停电事故后,这些发电机可作为电网“黑启动”的电源,减少停电造成的损失,因此,分散式风电是大电网的有益补充。

d.对社会大众的好处:①缓解了日益紧张的化石能源的压力,削减了温室气体的排放,既满足了人们持续增长的电力需求,又响应了环境保护的号召;②需要专业人才,可以一定程度地缓解就业压力;③亦可以是分布式发电或微网的一部分,在发展过程中可以与其他能源发电项目有效结合,进一步提高供电的可靠性;④对电能供应的可靠性和电能质量有更高要求,所以促进了我国风机产业的发展和技术升级,进一步提高了整个国家的劳动生产率。

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二、国外分散式风电得以发展的主要因素

根据中国可再生能源学会风能专业委员会统计数据,2016年,全国新增装机容量2337万kW,同比下降24%;截止2016年末,全国累计装机容量达到169亿kW。已经超越了美国,居世界首位,成为全球风电规模最大、发展最快的电网。

可见,我国风电在规模化发展取得了突出的成绩,但在分散式风力发电方面相比美国、德国、西班牙、丹麦等分散式风力发电激励政策相对完善的国家,我国还处于起步阶段,所以我们应该对以上国家的激励政策进行深入研读,以促进我国的分散式风力发电快速发展。

分散式风力发电项目在美国、德国、西班牙和丹麦这些国家得以快速发展,有其各自的特点,亦有其共性,对其共性进行总结主要包括以下几方面。

a.在这些国家分散式风力发电项目都得到社会各界的大力支持,特别是地方政府降低门槛,允许个人投资建设分散式风力发电项目,全民办风电的队伍进一步扩大,这将是分散式风电项目的主力军。

b.分散式风力发电项目的开发流程简单,从风电项目的评估到商业运行的周期较短。

c.分散式风力发电项目的规模多样,从50kW的小型家用风机到兆瓦级的大型并网型风机,以固定电价来满足政府、商业、工业、居民等不同种类用户的电力需求。

d.分散式风力发电项目入网门槛低,可直接通过当地配网实现电网接入。

e.国家制订了鼓励开发分散式风力发电项目的一系列政策和措施。

f.风机制造商致力于新型风机的研发,应用于分散式风力发电的风电机组技术相对成熟。

g.金融机构、能源供给企业以及政府都能为分散式风电项目的建设提供资金支持。

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三、我国分散式风电发展存在的技术问题

a.风能资源评估与选址技术

对于分散式风电项目的开发,风资源评估具有举足轻重的意义,因此怎样高效判断特定区域的风资源状况是非常重要的工作,其中最为关键的环节就是计算资源概率密度分布,并且将计算结果作为关键的指标,以此作为依据来分析并衡量此区域的风资源特点及现状。

美国以及西班牙等国家已经广泛开展了风资源评估工作,所涉及到的衡量指标也众多,主要有季风图以及额定误差值等,得到的相关数据结果极其细致且精确。此外,风资源评估运用的手段及技术也相对比较完善,充分考虑了基地条件以及电力系统条件等,为相关项目开发提供了全面系统的数据。但是我国在风资源评估方面却仍然有待加强。

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