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甘肅酒泉千萬千瓦風電基地送出面臨巨大的挑戰(zhàn)甘肅省電力公司風電技術(shù)中心汪寧渤二〇〇九年五月二十日主要內(nèi)容一、酒泉風電基地概況二、風電送出工程基本情況三、風電送出面臨的巨大挑戰(zhàn)

一、酒泉風電基地概況

甘肅省是全國風能資源較豐富的省區(qū)之一。根據(jù)《甘肅省風電工程規(guī)劃報告》和氣象部門最新分析成果，全省在10米高度的風能資源總儲量約為2.37億千瓦，風能總儲量居全國第五位,10米高度的風能資源技術(shù)可開發(fā)量在4000萬千瓦左右，可開發(fā)利用的風能資源居全國第三位。分布趨勢由西北向東南逐漸減少。風能資源豐富區(qū)為河西地區(qū)北部區(qū)域，年平均有效風功率密度在150瓦/平方米以上，有效風速時數(shù)在6000小時以上；可利用區(qū)為河西地區(qū)南部和省內(nèi)其他北緯40°以上的高山區(qū)，年平均有效風功率密度在100瓦/平方米左右，有效風速時數(shù)在4500小時左右。其中河西地區(qū)酒泉市瓜州縣被譽為“世界風庫”，玉門市、阿克塞縣、金塔縣和肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)等地區(qū)風能資源也十分豐富。且地域遼闊，具有氣候條件好、場址面積大且不占耕地、交通運輸方便等優(yōu)勢和特點，有著開發(fā)建設大型風電基地的良好條件，開發(fā)利用前景廣闊。一、酒泉風電基地概況

河西走廊西北部區(qū)域是風能資源最為豐富的地區(qū)，約占全省面積的23%，年有效風能儲量在800千瓦時/平方米以上，年平均有效風能密度在150瓦/平方米以上，有效風速時數(shù)在6000小時以上，可開發(fā)風電裝機容量在4000萬千瓦左右。與國內(nèi)其他風能資源較豐富的地區(qū)相比，河西地區(qū)風能資源的開發(fā)有其獨特的優(yōu)勢和特點，具有開發(fā)建設大型風電基地的良好條件，開發(fā)前景廣闊。充分利用河西地區(qū)豐富的風能資源，把酒泉地區(qū)建成全國重要的大型風電基地。酒泉地區(qū)是我國規(guī)劃建設的第一座千萬千瓦級風電基地。目前，酒泉風電基地一期380萬千瓦已獲國家核準，二期按國家要求正在開展500－800萬千瓦規(guī)劃及前期有關(guān)工作。到2010年，酒泉風電基地裝機容量達到516萬千瓦，到2015年達到1271萬千瓦，到2020年達到2000萬千瓦。一、酒泉風電基地概況

酒泉風電基地的優(yōu)勢①氣候條件好，有利于風力發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行。區(qū)域內(nèi)風力冬春強、夏秋弱；風速年際、年內(nèi)變化較小，主風向穩(wěn)定，無臺風等破壞性風速；境內(nèi)干旱少雨，相對濕度較低，不含鹽霧，冬季極限低溫不超過-29℃，適合風力發(fā)電機組全年安全穩(wěn)定運行。②風電場廠址面積大，有利于風電場開發(fā)建設。區(qū)域內(nèi)未利用土地面積大10萬平方公里以上，風能資源豐富地區(qū)大都位于廣闊平坦的沙漠、戈壁及未利用荒地上，地勢平坦開闊，可利用面積大，不占耕地，沒有移民安置等問題，土地成本低，適合風電連片開發(fā)建設。一、酒泉風電基地概況

③工程地質(zhì)條件好，有利于降低風電項目建設成本。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造基本穩(wěn)定，最大凍土深度在2.0米左右；地基巖土層的物理力學性質(zhì)較好，可滿足風機基礎(chǔ)的建設要求。④交通運輸便利，有利于風電設備運輸。河西地區(qū)交通發(fā)達，鐵路、高速公路貫穿河西走廊，大型風力發(fā)電機組可十分便利的由鐵路轉(zhuǎn)經(jīng)公路直接運至風電場內(nèi)。酒泉風電基地概況河西新能源基地風電項目建設進度表序號項目名稱合計（萬千瓦）2008年2010年2015年2020年萬千瓦萬千瓦萬千瓦萬千瓦

合計2021564607557501瓜州北大橋風電場55015145390

2瓜州干河口風電場18015165

3瓜州橋灣風電場60

60

4瓜州柳園風電場10

55

5瓜州西湖風電場350

3506玉門三十里井子風電場1111

7玉門低窩鋪風電場20155

8玉門昌馬風電場80

80

9玉門七墩灘風電場120

120

10玉門寬灘山風電場200

20011玉門紅柳泉風電場200

20012肅北馬鬃山風電場240

240

甘肅風電總裝機增長及展望情況統(tǒng)計圖（1997-2020）年份新增容量（萬千瓦)風電總裝機容量（萬千瓦）19970.120.1220010.720.8420020.781.6220030.542.1620043.065.2220067.55512.775200721.05533.83200826.0359.862010456.145162015755127120207292021二、風電送出工程基本情況科學合理的規(guī)劃電網(wǎng)是滿足風電送出需求的前提條件，國家電網(wǎng)公司及省公司高度重視甘肅的風電發(fā)展，為了適應酒泉千萬千瓦級風電基地建設的要求，國網(wǎng)公司牽頭組織完成了河西750/330千伏電網(wǎng)最大接納風電能力、接入規(guī)劃方案、輸電規(guī)劃、大規(guī)模風電適應性四大課題的研究，根據(jù)上述四大課題的研究成果，快速啟動了電網(wǎng)規(guī)劃的修訂與調(diào)整工作，通過大幅度修訂“十一五”及“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃方案，全面加快了甘肅750千伏電網(wǎng)的建設速度；提出了包括與新疆750千伏電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的適應酒泉風電發(fā)展的2010年電網(wǎng)規(guī)劃方案，同時提出了與華東正負800千伏直流聯(lián)網(wǎng)以適應風電送出的2015年輸電框架規(guī)劃。通過超前規(guī)劃電網(wǎng)，為全省可再生能源發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。

二、風電送出工程基本情況千方百計加快電網(wǎng)建設是緩解風電送出矛盾的關(guān)鍵，省公司全力以赴加快了風電送出工程的前期工作和電網(wǎng)建設，2008年已經(jīng)開工建設了750千伏白銀～永登送變電工程，力爭2009年年底前建成投產(chǎn)。完成了酒泉千萬千瓦級風電基地配套電網(wǎng)工程—750千伏永登～金昌～酒泉～瓜州輸變電工程的前期工作，計劃今年上半年全面開工建設，力爭2010年年底前建成投產(chǎn)。同時加快了風電場升壓站至公用變電所送出線路工程的前期工作和建設進度。通過全面提速電網(wǎng)建設，為全省可再生能源發(fā)展保駕護航。

河西750千伏輸變電工程是酒泉千萬千瓦級風電基地一期項目（516萬千瓦風電裝機）的配套送出工程，是緩解酒泉風電基地送出矛盾的關(guān)鍵性工程。該工程建設規(guī)模主要包括新建安西、酒泉、金昌三座750千伏變電站，擴建永登750千伏變電站，合計新建變電容量840萬千伏安；新建永登～金昌～酒泉～安西雙回750千伏線路2×848公里。該工程估算總投資105.75億元，其中變電投資56.1億元、輸電線路投資49.65億元、無功補償部分投資共24.14億元。該工程是國內(nèi)外750千伏電網(wǎng)建設規(guī)模和投資最大的項目，也是西北地區(qū)投資規(guī)模最大的電力建設項目。二、風電送出工程基本情況2010年甘肅河西750千伏工程示意圖匯集風電345萬千瓦匯集風電171萬千瓦安西－酒泉酒泉－金昌金昌-永登線路長度kM279372196高抗配置MVar2×300，2×3004×210，4×210(50%可控)2×210，2×210高抗補償度%77.2%82.2%77.6%串補配置補償度%30.0%50.0%40.0%線路串補容量Mvar2×0，2×10762×1210，2×12102×0，2×1013圖示：紅色：750千伏藍色：330千伏除瓜洲變，其它風電打捆接入的330千伏變電站低壓側(cè)均配置一定的SVC。風火打捆馬鬃山：匯集風電400萬千瓦玉門：匯集風電291萬千瓦安西：匯集風電580萬千瓦二、風電送出工程基本情況酒泉風電基地動態(tài)無功補償（SVC）裝置為了保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，經(jīng)系統(tǒng)計算，在750千伏側(cè)使用串補和可控高抗的同時，8座匯集風電上網(wǎng)的330千伏樞紐站分別按照風電接入容量的15～18％在低壓側(cè)也配置了SVC裝置，總?cè)萘考s700MVar，就地調(diào)節(jié)電壓和無功平衡。在風電匯集和為電鐵供電的330千伏樞紐變電站低壓側(cè)安裝SVC裝置，可以有效抑制風電出力起伏和電鐵沖擊引起的母線電壓波動，及時提供動態(tài)無功支撐并抑制諧波，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)調(diào)壓能力。如此大規(guī)模集中采用串補、可控高抗、SVC等FACTS技術(shù)聯(lián)合使用，在世界上也無先例。

三、酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

酒泉千萬千瓦級風電基地超大規(guī)模集中開發(fā)、超遠距離輸電的開發(fā)方式，突破了國際上小規(guī)模開發(fā)、分散式接入電網(wǎng)、就地平衡消納的風電發(fā)展模式，全面改變了風電發(fā)展理念、創(chuàng)新了風電發(fā)展理論，可能面臨著巨大的挑戰(zhàn)。輸送能力問題：目前甘肅河西電網(wǎng)主網(wǎng)架電壓等級為330千伏，輸電線路全長約為1000公里，是國內(nèi)輸電距離最長、串聯(lián)變電所最多的330千伏線路，河西電網(wǎng)西電東送的能力僅為70萬千瓦左右，考慮張掖黑河等水電占用一部分電網(wǎng)送出能力，無法滿足現(xiàn)有的50萬千瓦左右的風電的送出需求。

三、酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

根據(jù)酒泉陸上“三峽”風電基地的建設需要，建設河西750千伏電網(wǎng)的西電東送的能力僅為180萬千瓦左右，無法滿足已經(jīng)核準的516萬千瓦的風電的送出需要。為此省公司與國內(nèi)有關(guān)研究院所合作開展了深入的研究，擬采取國內(nèi)外最先進的750千伏串補技術(shù)，研制世界首創(chuàng)的750千伏可控高抗等多項最先進的技術(shù)措施，同時通過750千伏電網(wǎng)與新疆聯(lián)網(wǎng)以提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平和輸送能力，有望將河西750千伏電網(wǎng)西電東送的能力提高到318萬千瓦。考慮到風電機組發(fā)電的同時率和就地消納部分用電負荷，勉強能夠滿足94%以上概率條件下的516萬千瓦風電送出,仍然有6-7%的時間風電大方式條件需要限發(fā)棄風。2015年1271萬千瓦裝機容量的風電項目，依靠常規(guī)的交流電在目前技術(shù)水平下難以將電力電量送到甘肅主網(wǎng)，即使采用了全世界最先進的正負800千伏特高壓直流輸電技術(shù)，能否有效的解決2015年以后的風電送出問題仍然需要進一步研究。

三、酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

調(diào)頻調(diào)峰問題：發(fā)電、供電和用電必須同時完成的特點，決定了整個電力系統(tǒng)的總發(fā)電負荷必須隨用電負荷的變化而變化，要求電力系統(tǒng)內(nèi)必須有足夠的發(fā)電機組承擔隨著用電負荷變化而變化的調(diào)整能力，即發(fā)電機組的調(diào)峰能力；由于風電具有“風”的間歇性、波動性、隨機性的特點，決定了風電的發(fā)電負荷難以保持穩(wěn)定，更不可能與用電負荷同步變化，必須有其他電源承擔起適應風電發(fā)電負荷變化的調(diào)整能力；因此具有風電的電力系統(tǒng)除了要求滿足正常負荷變化的調(diào)峰能力以外，還必須滿足風電隨機性的調(diào)峰能力。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

截至2008年年底全省最大用電負荷僅有803萬千瓦，甘肅電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機容量為1503萬千瓦，具備調(diào)峰能力的發(fā)電機組容量約為650萬千瓦，其中火電機組450萬千瓦、水電機組200萬千瓦；水電機組豐水期調(diào)峰能力弱、枯水期調(diào)峰能力較強，火電機組供熱期間調(diào)峰能力弱、非供熱期間調(diào)峰能力較強，受到水電、火電機組運行方式以及檢修等因素的影響，系統(tǒng)內(nèi)最大可能的調(diào)峰容量約為400萬千瓦；考慮事故備用、負荷備用等因素需要占用一部分調(diào)峰能力，另外電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的原因可能限制部分機組的調(diào)峰能力，全省所有機組的不同時期的總調(diào)峰能力約為250萬千瓦；考慮到其中約100萬千瓦的機組調(diào)峰能力需要用于用電負荷調(diào)峰，能夠承擔風電調(diào)峰的發(fā)電能力僅為約150萬千瓦，根本無法滿足2010年516萬千瓦風電所需調(diào)峰能力的要求。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

若考慮西北電網(wǎng)全部參與甘肅風電調(diào)峰，需要行政管理體制和經(jīng)濟補償政策的配套。即使相關(guān)政策能夠全部落實，除了五省區(qū)自身的風電調(diào)峰以外，能夠為甘肅提供的調(diào)峰能力也十分有限。2015年以后千萬千瓦的風電項目，在現(xiàn)有技術(shù)水平下西北電網(wǎng)的調(diào)峰能力已經(jīng)無法滿足要求，需要在更大范圍或新的調(diào)峰技術(shù)才能解決調(diào)峰問題。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

3、電力接納能力、電量消納問題：

2010年甘肅全省總裝機規(guī)模約為2300萬千瓦，其中風電為516萬千瓦，占總裝機的22.5%，2015年甘肅總裝機規(guī)模約為3300萬千瓦，其中風電為1271萬千瓦，占總裝機的38.5%，遠遠超過了國際上公認的電網(wǎng)接入風電能力不超過系統(tǒng)總裝機容量的10-15%的標準，甘肅電網(wǎng)接入酒泉風電的能力存在問題。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

2010年年底風電裝機容量達到516萬千瓦、年發(fā)電量約為108億千瓦時，2008年全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負荷803萬千瓦、省公司售電量529.22億千瓦時，受到金融危機的影響全省用電需求增長趨緩，預計到2010年全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負荷950萬千瓦、省公司售電量560億千瓦時。省公司售電量560億千瓦時中要消納108億千瓦時的風電發(fā)電量，火電機組的利用小時數(shù)將下降到3000小時以下。2015年1271萬千瓦裝機容量的風電項目，考慮用電量分別以年均8%的增長率增長，預計西北電網(wǎng)也難以消納。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

系統(tǒng)穩(wěn)定問題：2010年年底投產(chǎn)風電規(guī)模達到516萬千瓦，其風電送出主要依靠1000公里750千伏雙回線路，線路的充電功率會隨系統(tǒng)潮流、電壓的變化而變化。風力發(fā)電的間斷性，將導致線路充電功率的大起大落，必然引起的整個系統(tǒng)電壓、頻率波動，電力系統(tǒng)存在頻率和電壓穩(wěn)定問題。為了滿足送出能力的要求，河西750千伏電網(wǎng)必須同時采取750千伏串補和可控高抗等多項最先進的柔性輸電技術(shù)，另外，為了適應風電功率間歇性的特點，風電場升壓站必須安裝15%-20%的動態(tài)無功補償設備（SVC或SVG）;750千伏串補、可控高抗和動態(tài)無功補償設備等柔性輸電技術(shù)在河西電網(wǎng)同時應用，不僅可能產(chǎn)生次同步諧振等問題，還需要綜合研究柔性輸電的控制策略問題。因此酒泉風電基地可能存在較大的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

2015年1271萬千瓦裝機容量的風電項目，受到交流輸電技術(shù)和西北電力市場消納能力的限制，必須通過特高壓直流輸電輸送到華中或華北。750千伏超高壓交流與超遠距離特高壓直流的組合，不僅國內(nèi)外缺乏建設與運行管理經(jīng)驗，世界上也缺乏成熟的電網(wǎng)技術(shù)理論支撐，理論研究和實際應用的現(xiàn)狀決定了可能存在較大的系統(tǒng)穩(wěn)定問題。

酒泉風電基地送出面臨的挑戰(zhàn)

風