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南方电网广东电科院杜胜磊:海上风电接入电网试验必要性及相关要求

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网    2020/11/9 17:19:28  我要投稿  

北极星风力发电网讯:广东电网目前面临非常大的调峰的压力,海上风电的大规模发展将进一步加重了电网调峰的压力。要解决目前的问题,思路有很多,杜胜磊说道,首先一个就是增强大电网消纳能力,另外一个是风电配储能,在国网的区域很多省份出现了风电配储能强制性的政策的要求,但是在南方电网这个范围内目前还没有这样政策。目前广东关注的是从电网实验要求来着手来提增强风电场对电网安全运行的支撑。南方电网广东电科院能源技术有限责任公司高级经理杜胜磊在2020年中国风电产业发展大会表示。

11月5-6日,2020年中国风电产业发展大会在上海正式召开,大会邀请了政府部门、行业协会、电网企业、风电开发商、整机厂家、大部件厂家、设计院、施工单位、原材料企业等300余家相关单位参会。北极星风力发电网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

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南方电网广东电科院能源技术有限责任公司高级经理杜胜磊以广东电网为例,分析了海上风电接入电网试验必要性及相关要求,以下为会议演讲内容:

大家好,我是广东电科院的杜胜磊。我要汇报的题目是海上风电接入电网实验的必要性及相关的要求。我们今天来了这么多不同的单位,我们今天上午有冀北风电的刘所长,说明海上风电对电网来说确实是很大的问题。我今天以广东电网的例子介绍一下相关的一些问题。

首先看一下广东电网这边的一些情况,这是广东电网的装机情况,到目前广东电网一共装机两千万千瓦,火电占比达到68%,水电13%,核电是11%,风电目前是4%。我们做了一个预测,到2035年的时候,广东省全社会的用电量分别一万一千瓦时和1.39亿千瓦,在这么大装机容量的背景下,广东电网的峰谷差也是很明显的,目前电网公司也是面临非常大的调峰的压力。

在这种背景下,广东省发改委在2018年发布了广东省海上风电的规划修编,这个对很多风电产业链的厂家来说是一个聚宝盆。我们一下里面的数据,按照这个规划,计划在2020年底开工建设一千两百万千瓦,但是目前受到很多审批的原因,实际开工的大概600-700万左右,到2030年底计划投产三千万,这是一个非常大的数据。

再看一下大概的一个资源点的布局,可以看到以下有几个特点,主要集中在粤东和粤西,这些地方的特点是社会经济条件不够发达,消纳能力本身就弱,另外一个特点是这些装机的电网点和传统的常规能源核电和火电的布局点有一定的重合性,这就更加加重了电力外送的压力。最后一点是我们海上风电,很讨人厌的特点,就是风调风特性,白天发电量少,晚上发电量多,夏天发电量少,冬天发电量多。这个和电网负荷调节的曲线完全相反的,所以这更大的加重了电网调峰的压力。

在这样的一个情况下,它有哪些影响呢?首先从经济上来说,那就是海上风电出力的波动性和不确定性,需要为风电做大量的备用,造成常规火电机组的利用效能的低下和装机的冗余。我们也知道三千八到三千九是目前火电盈亏的平衡点,如果到三千小时的话,基本上火电不要活了。所以这样的一个发展规划,对现有的煤电的定价价值还有在广东运行非常良好的电力市场的交易机制造成的冲击非常大的。

海上风电导致的系统广电大幅度的下降,电力的系统高比例的可再生能源和豪华比例的电子设备会严重的影响电网的支撑能力和电网的电能质量,我们风电恰恰是这两高的最主要的能源形式,所以这个问题会更加突出。

海上风电运维相比传统的能源形式也是比较粗放的,我们去电厂进行技术监督查平的时候,我们一般是分9-11个专业,但是很多电厂只有一个专业技术人员跟我们对接。他们有时候为了照顾场面上的好看,甚至把办公室管后勤的人拉来应付检查。另外一个海上风电长期处于恶劣的环境下,它的设备可靠性在长期的腐蚀下很容易出现问题,再加上条件的限制,电气预防性实验项目覆盖也不够全面,也是我们比较担心的问题。

要解决目前的问题,思路有很多,首先一个就是增强大电网的股价,增加电网的消纳能力,但是在目前持续降电价大的环境下会很慢。另外一个是风电配储能,在国网的区域很多省份出现了风电配储能强制性的政策的要求,但是在南方电网这个范围内目前还没有这样政策。这个原因等一下再讲,目前我们关注的是从电网实验的要求来着手来提增强风电场对电网安全运行的支撑。

下面我们梳理一下相关的标准和规范,有很多,但是我们目前梳理的目前几个比较标志性和纲领性的文件有这么几个,一个是国家能源局2010年的433号文,一个是风电场接入电力系统的技术规定,接下来是电力系统网源协调技术规范。这个433号文首次发布之后就解决了风电厂并网从无序到有序的这么一个过程,但是这是针对的是风电机组本身的一个要求。在这里面要求这些实验项目,而且在这里面认定了无大核心部件,如果其中一个部件发生了变化,它的并网实验就要重新做。

接下来风电场并网最重要的标准,就是19963,这个标准特点就是把原来对风电机组的要求很多提到风电场相关的一些要求上面来,相当于更加的全面,分别有电能质量,低电压穿越,电网适应性等等这些要求。

接下来这个是电力系统网源协调技术规范,这个规范是目前在电力系统这个行业涵盖的方面最广泛的标准,这里面对风电场开展的并网实验的项目,完成的时间和具体的项目有非常明确的要求。在这里面首次提出来一次调频的要求。

这个是国标的38755,电力系统安全稳定导则,这个导则是目前电力系统内唯一的一个强制性标准,其他都是推荐性标准。我们推荐执行,但是这个是要强制执行的,在这里面也对新能源场站提出非常明确的要求。

在国标和行标的基础上,南方电网也制定了相关的标准,这些标准比较全面的约束了相关的要求,可见从国标、行标还有企标上面对风电场接入电网所需要的项目规范性都是非常全面的,也是有据可依的。但是这么多标准在原来,从来没有执行过,很多时候在个别点试点一次就没有铺开,原因就是原来陆上的风电场很多是5万的装机,或者49.5兆瓦的装机,它对电网的影响比较小,原来也没有太大的关注。目前很多风电场都是220千伏,甚至500千伏接入的,这样30万,60万,甚至一些风电场整个场址是170万,这样大的容量的风电场接入之后,就不能放任这些标准不执行了。因为电网公司实在扛不住了。

那这边根据广东电网的一些特点和相关的标准的要求梳理这么14项的要求,分别是7个现场实验类和7个通过建模仿真工具进行实验室仿真的要求。由风电场基础厂家提供的报告是,同样型号风机只需要提供一台实验报告就可以,这个每个厂家都会注意相关的一些实验的要求,他们都很清楚。不一样的是我们对无功补偿装置的要求非常高,这个也要具备高低电压穿越能力,我们目前测的很多厂不具备这个能力的,都要求整改。还有我们测试的时候,风电场并网容量要大于它原来95%的这些条件。实验的要求,很多项目在并网后六个月后向当地提交这些报告。

第三个看这么多试验项目我们重点关注的点,首先是电能质量问题,这个是所有的电厂和电源点并网最基本的测试项目,但是风电场因为电力电子设备的特点,它的电能质量本身就差,再加上长距离的海缆诉讼放大的效应。这样的电能质量也会非常影响变压器的运行,这个严重的问题需要持续的整改,有必要的话加装电能质量的治理装置。

这个是故障穿越能力,关于相关的一些事故的案例,还有一些相关的要求,我们在测试中发现有一些厂家提供的报告即使满足高低电压穿越的要求,但是我们通过实验验证一下发现它不能满足这个要求,因为风电场很多控制系统的软件是我们不受控的,不对我们公开的。有时候他们以技术保密的角度,就不会开放给我们看。他们做了一些更改,我们也不知道,所以在实地测试的时候发现这么多问题。这个是无功电压的问题,因为同型号的无功补偿装置响应特性的差异非常大,而在实际过程中,无功补偿装置很多时候小于它的配置容量的,甚至有一些偏差达到45%。在故障发生之后高电压的问题比较突出,无功补偿装置提出高电压穿越的能力也是非常有必要的。

这个是频率支撑的能力,频率支撑是在响应维度有不同,一个是惯量响应,一次调频在十秒的范围内提供支撑,这个都是我们新的国标要求,南网也是进一步的明确。频率支撑的第三个问题是AGC的问题,结合刚刚风电场配储能的问题展开一下,问题是目前的很多AGC实验,虽然这个要求也不算很高,但是就是实现不了,跟我们风电机组的调节能力还有很大的关系,我们通过风电配储能可以非常有效的解决这个问题。我们为什么目前还没有发布这个风电配储能的政策呢?因为广东电网以广东省起步的这么一个火电厂联合储能进行调频,目前在做一个项目制上的运行,是非常的火爆,然后运行的效果非常好,目前广东省已经是建设了28个火电厂联合储能电站进行调频的这么一个投资项目,而投资方案在这里面也获得不少的收益。我们后续所考虑的不是通过行政的手段,比如说强制性的配储能这么一些形成命令,让风电投资方去承担这个成本,而是通过让风电场联合储能一起也进入储能调频辅助服务市场获取相关收益方式,通过市场化的手段来引导储能的发展。希望能够把储能的投资不光是变成成本,还要带来相应的收益。

(本文来源于会议速记,未经本人审核)

这个是我今天要分享的内容,主要是把这些标准宣贯一下,希望能够让那些相关的业主或者是相关的设备厂商了解这些要求,在设备的招投标采购过程中,能够把这些要求提前提出来,不然在工程上,特别是追加合同,或者追加补充协议是很麻烦的事情,也非常影响项目的进度。谢谢大家!


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