截至2011年年底,国家电网公司经营区域内风电并网装机容量4394万千瓦,较2010年同比增长55%;消纳风电电量706亿千瓦时,较2010年同比增长49%。选取江苏、吉林、甘肃三地,报道其风电发展特色及进程。国家电网公司认真贯彻国家能源发展战略和国家“十二五”规划,紧紧围绕风电并网、运行和消纳等方面开展了大量卓有成效的工作,为保障风电健康发展发挥了重要作用。
海上风电领跑全国
江苏省东邻黄海,海上风能资源尤为丰富,近海风电可开发量高达1800万千瓦,是陆地风电可开发量的6倍之多。海上风电具有风资源持续稳定、风速高、发电量大、不占用土地等特点,且由于靠近经济发达地区,距离电力负荷中心近,风电消纳容易。毋庸置疑,海上风电是一座潜力无限的资源宝库。作为8个千万千瓦级风电基地中唯一一个海上风电为主的省份,在江苏省954千米的海岸线上,已建成15座风力发电站,装机容量达158.13万千瓦,2011年上网电量达到26.61亿千瓦时。
2010年,中国启动首轮海上风电特许项目招标,初步选定在江苏的沿海地区建设两个近海风电和两个滩涂风电项目。其中,近海风电规模定为30万千瓦,滩涂风电规模定为20万千瓦。2011年,江苏首个海上风电场——如东15万千瓦海上潮间带示范风电场工程首批5万千瓦工程建成投产。2011年11月,盐城市响水近海风电场20万千瓦示范项目通过国网经研院审查,67台0.3万千瓦海上风机即将安装。东台、大丰等地的海上风电项目也在陆续实施。
相比陆上风电,海上风电开发更为复杂,涉及港口航运、生态保护、滩涂围垦等方方面面,对风机设备安装、风场维护等配套技术的要求也更高。并且,由于风速是不断变化的,风电并网也会对电网产生一定的冲击。江苏省电力公司全力支持清洁能源、绿色电力的发展,所有风力发电均由省电力公司统一调度上网,并且直接接入220千伏系统。220千伏系统载流量大,风电最大上网负荷占总负荷不至于突破限定值。当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时,在电压跌落的范围内,风电机组能够不间断并网运行,甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复,直到电网恢复正常,从而“穿越”这个低电压时间(区域)。此外,每个风电场都有1座220千伏升压站,正常维修都由所在地供电公司承担。
九易其稿的《江苏省海洋功能区划报告(2010-2020)》将负10米等深线以上浅水海域着重发展风电、光伏发电和养殖业,三者结合互补,江苏省海上风电发展正按照这一要求陆续布点,到2020年,全省风电装机容量将达到1000万千瓦,其中陆上300万千瓦,潮间带和近海700万千瓦,年风电上网电量可达200亿千瓦时。
科技手段推动风电并网
在素有“八百里瀚海”之称的吉林省西部地区,地势开阔平坦,常年风速稳定,具有开发风能资源得天独厚的优势。“十一五”期间,吉林省风电装机规模连年翻番,进入“十二五”速度仍在继续加快,仅2011年下半年就有8座总装机容量37.8万千瓦的新建风电场投产运行。目前,吉林省已有风电场43座,装机总容量达293.6万千瓦,占吉林省发电总装机的12.7%。2011年全年风电总发电量39.87亿千瓦时,占吉林省全社会用电量的6.3%,位居全国前列。
抢占风电与电网发展技术制高点,是吉林电网驾驭风电的有力手段。在这个过程中,吉林公司创造了一个又一个“全国领先”——在全国率先开展省级电网风电接纳能力研究;进行了国内首次风电场联网运行短路试验;研发了国内首套风力发电功率预测系统;完成了国内首次风机低电压穿越能力现场测试;装设了中国首套针对风电外送的温控装置;开发了供热机组在线监控系统,最大限度挖掘供热机组调峰潜能……大量科研成果投入使用,让吉林公司规范风电并网管理拥有了可靠的技术支持,更为吉林电网大规模接纳风能创造了条件。
科技手段提升了电网消纳风电的“智能”水平,吉林公司更注重提升电网消纳风电的“体能”基础。通过积极工作,吉林公司在省内风电项目核准程序中争取到了“发言权”,从而确保了风电项目与配套电网送出工程同步核准,实现风电建设与电网建设的协调统一。针对西部风电集中送出地区,不断加快电网结构升级,提高风电外送能力。先后投入26.9亿元,建成松原、甜水500千伏输变电工程等项目,两条500千伏输电线路,使吉林西部电网风电送出能力由早期的26万千瓦,提高到100万千瓦以上。其中,白城至松原断面的输电能力达到120万千瓦,松原至长春断面输送能力提高到150万千瓦。2011年,风电送出能力达230万千瓦的500千伏通梨线已开工建设,未来吉林电网对风电的输送将更加畅通、高效。
如今,吉林电网“驾驭”风电的能力日益增强,风电消纳各项指标均位居全国前列。按照吉林省政府风电发展的目标,在2010年完成风电装机容量400万千瓦基础上,2015年、2020年风电装机将分别达到1000万千瓦和2000万千瓦。
能源战略“驭”风而行
2011年是甘肃风电大发展的一年,全网风电发电量累计达到70.5亿千瓦时,同比增加234%。风电最大发电出力(4月22日)266万千瓦,占当时全网总发电出力的21%,占当时全网用电负荷的27%,占当日全网最低用电负荷的32%。风电最大日发电量(4月10日)5519万千瓦时,占当日全网发电量的18.4%,占当日全网用电量的25%。在部分时段,风电发电量超过水电,成为系统的第二大电源。
截至2011年年底,甘肃电网共有并网风电场34个,风电机组3767台,风电并网容量达530.5万千瓦,同比增长266%,占到系统总装机容量的19.3%。其中,酒泉地区有风电场32座,容量516.6万千瓦;白银地区有风电场2座,容量13.9万千瓦。
作为甘肃省政府大力发展的重点产业,酒泉千万千瓦级风电基地是甘肃“两翼齐飞”经济战略中的西翼,2011年7月,酒泉千万千瓦级风电基地第二期工程获批,300万千瓦风电机组开工建设,风电装机的步伐远远超过河西地区用电负荷增长。
2011年风电上网电量能够实现突破性增长,一方面是由于河西地区风电装机的增加,更得益于甘肃新疆联网,河西750千伏输电线路的投运,拓宽了风电外送通道。电网安全是风电外送的前提和保障。甘肃省电力公司最大限度保证酒泉千万千瓦级风电基地电力送出。2011年,甘肃省电力公司认真组织和督促风电场进行低电压穿越能力整改,对所有并网风电场进行了涉网专项检查,制定和下发了加强风电并网管理的规定,确保电网安全。
2012年,风电外送压力依然严峻,这对河西电网安全运行是一个考验。甘肃省电力公司为了解决酒泉风电远距离外送难题,一方面加快电网建设,积极配合,促成甘肃省政府与湖南省政府签署《甘肃湖南两省送电框架协议》。另一方面,加大科技研发,牵头国家863计划“风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发项目”,解决风电外送技术瓶颈。
2012年1月,甘肃风电上网电量达5.03亿千瓦时,较2011年同期增长35.5%。风电产业为推进甘肃省能源战略实施,加快全省经济转型发挥了重要作用。