酒泉风电基地的发展及运行控制.ppt

酒泉风电基地的发展及运行控制,甘肃省电力公司风电技术中心2010年12月,主要内容,一、引言二、酒泉风电基地发展三、酒泉风电基地运行情况四、有关问题五、结束语,全局问题：气候变化和能源短缺。甘肃问题：是国家老工业基地之一，是我国石化工业的摇篮，也是重要的有色冶金工业基地，曾在全国生产力布局中有着十分重要的战略地位。工业以重工业为主，单位GDP能源消费高。玉门油田现在面临资源枯竭。必须要进行变革，寻找新的增长点新能源！,一、引言,甘肃省风能、太阳能资源丰富。酒泉风电基地是我国第一个正式开工建设的千万千瓦级风电基地。目前制约甘肃风电等新能源发展的主要矛盾是电网薄弱，输送能力有限。,二、酒泉风电基地发展,2020年我国风电总装机容量将达1.5亿千瓦，是2007年发布的可再生能源中长期发展规划目标的5倍。根据规划，将在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏六个省区打造7个千万千瓦级风电基地。2020(2015)年甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设规划装机容量为2191(1271)万千瓦；新疆哈密规划1080(480)万千瓦；内蒙古规划建设5000多万千瓦，其中蒙西2081(1326)万千瓦，蒙东3830(1795)万千瓦；河北规划在沿海和北部地区共建设1643(1078)万千瓦；江苏规划建设1000(580)万千瓦，包括近海700万千瓦；吉林西部地区，主要在松源和白城等市，规划到2020年达到2132(1012)万千瓦。外加山东1243(717)万千瓦。,单位：瓦/平方米,酒泉区域素称“世界风库”,甘肃风能资源分布图,甘肃省太阳能资源分布图,单位：兆焦/平方米,甘肃酒泉敦煌区域是“大漠光电工程”理想区域,四个风电标杆电价的地区分布,甘肃酒泉千万千瓦级风电基地各规划风电场地理位置图,图3-1 玉门风电场地理位置图,图3-2 瓜州风电场地理位置图,风电接入系统输电方案示意图示,吊装容量为实际完成吊装：约4000MW建设容量是指“已并网或风电场配套送出工程建成的吊装 容量”：约2000MW运营容量是指“经调试后已并网发电的风电机组容量”：1200MW现在正在进行调试、验收，计划2011年2月底运营容量（累计）：5160MW,电网建设及规划情况,输送能力问题330kV，全线串联7座变电所，输电线路全长约1000公里无法满足酒泉风电基地的送出需求输送能力问题2010年11月3日建成750kV输电线路，与西北750kV主网相连基本满足516万千瓦风电送出情况输送能力问题待建800kV特高压直流输电技术，酒泉三华（湖南株洲）力争2012年建成，确保2013年建成,秦安,宁夏固原,嘉峪关,张掖,山丹,金昌,天水,成县,秦安,眉岘,宁夏固原,平凉电厂,宁夏宁安,花园,阿兰,陕西雍城,陕西桃曲,宁夏中宁,凉州,黑河,洛大,九甸峡,蓝色为已有项目,红色为当年投产项目,兰州西,永登,古浪,新庄,炳灵,临洮,刘家峡,陇西,和平,定西,银城,东台,石城,靖远电厂,平凉电厂,天水,宁安,宁夏中宁,官厅,花园,阿兰,兰州东,刘家峡,炳灵,九甸峡,岷县,瓜州,双湾,多合,多合,兰州,桃树村,天水,永登,白银,平川,武都,西和,兰州北,良平,社棠,皋兰,银东,西固,永昌,玉门镇,酒泉,苗家坝,官厅,平凉,银川东,固原,官厅,银川东,金昌,哈密,柳园,天水,秦安,宝鸡,景泰,岷县,高台,乾县,西宁,凉州,西宁,海石湾,兰州南,权家门,连城,东大滩,750、330千伏变电站330千伏线路750千伏线路,图 例,法放,安西,2010年甘肃电网示意图,酒泉风电外送规划,酒泉风电外送规划(2015年),2020年规划主网架,三、酒泉风电基地运行情况,2010年16月，甘肃电网新投风电场4座（达到13座），分别为国投北大桥东、天润柳园、龙源北大桥一和龙源北大桥三，新增风电装机容量249 MW，达到1146.1 MW，上半年13座风电场完成发电量97261万kWh，同比增加73，其中酒泉11场86686万kWh，同比增加55，白银2场10575万kWh,同比增加44。,瓜州地区月份主导风向为北东风，风向频率19.5，其次是南东风，频率为15.8%；月平均风速7.66m/s，与上月持平；平均有效风速569h，同比多13h；最大、极大风速为29.5、32.6m/s，分别在6月25日、14日出现在中电安西和国投北大桥东风电场。,玉门地区主导风向为东南风和南风，风向频率均为8.1，其次是西风，频率为5.5；风电场月平均风速6.72m/s，同比小0.47m/s；月平均有效风速603h，同比多46h。最大、极大风速为23.5、29.8m/s，在6月4日出现在中节能昌马风电场。,6月份13座风电场完成发电量16343万kWh，同比增加63.5，其中酒泉11场14397万kWh，白银2场1946万kWh。全网风电出力主要集中在5-35装机容量区间，出现时间频率为61.4，其次是35-65装机容量区间，出现时间频率18.5，0-5是20.1，65-95是0。,酒泉风电场(5160MW)出力特性,全网月平均风电日最大出力占装机容量比为0.33，河西0.26，白银0.54，其中瓜州和玉门分别为0.30、0.35。全网风电1min、3min、5min和10min月平均负荷爬坡速率分别为：58、80、101、189MW，下降速率分别为：78、111、338、473MW，1min、5min、15min出力最大变化幅度为：78、171、415MW，河西风电由于所占比重大，负荷升降速率接近全网速率。风电场月平均发电负荷率24.1，同比减少1.7个百分点；平均发电利用小时数157h，同比增加10h；机组平均可利用率96.9，同比降低1.1个百分点。,六月风电场统计全月弃风电量5905万kWh，同比增加237。其中场外4214万kWh，同比增加215，场内1691万kWh，同比增加307。6月份风电场月度负荷预测误差、电量预测准确率分别为34、79。,六月电网峰谷差率17，风电反调峰率0.45，有效发电时间(风电场向电网注入有功时间）716h。6月26日19:17甘肃电网风电总出力达到 568MW，占当时风电总装机容量的50。本月风电占日发电负荷的最大、最小比例分别为6.6(出现在6月30日22:25，风电529MW，发电负荷8043MW)、0%(出现在6月29日23:20，风电0MW，发电负荷8012MW)，占用电负荷的最大、最小比例分别为7.0(出现在6月29日22:20,风电564MW，用电负荷8096MW)、0%(出现在6月29日22:20，风电0MW，用电负荷8336MW)。,风电出力 曲线特点 由于存在地理分散效应，各地风况各不相同，因此八个风电场出力加总的结果是总出力曲线更加平滑。,2009年全网风电出力主要集中在2-35装机容量区间，出现时间频率为71，35-65装机容量区间出现时间频率为21，65%以上装机容量出现时间频率分别为1.0。,日发电量在0:00-6:00所占比例达到44,2010年16月，甘肃电网新投国投敦煌和中广核敦煌两座光伏电站，并网容量达到13MW，完成光伏发电量246.4万kWh，同比增加1123。,5月8日国投敦煌2MW光伏电站与洁源向阳49.5MW风电场出力对比,1、保证容量：把负荷高峰时段的风电出力从小到大排序，在某一保证率（如95%）下风电的最小出力。主要用于衡量在进行电力平衡分析时风电可为系统提供的容量。酒泉：小于2.0%，电力平衡时发挥的作用基本可以忽略。2、有效出力：把负荷低谷时段的风电出力从小到大排序，在某一保证率（如95%）下风电的最大出力。主要用于衡量在负荷低谷时段风电大发时对系统调峰容量的需求。酒泉：大于60.0%，有效出力高，增加了系统调峰的难度。,风电功率预测系统,2009年底，风电功率短期预测系统正式上线。误差20%左右，受天气预报、限电、风机故障数据样本的影响。,风电功率预测系统功能规范（试 行）国家电网公司调度通信中心,前 言1、范围2、术语和定义3、数据准备4、数据采集与处理5、风电功率预测6、统计分析7、界面要求8、安全防护要求9、系统输出接口10、性能要求附录A 误差计算方法,风电功率预测Wind Power Forecasting 以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率；预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。短期风电功率预测Short Term Wind Power Forecasting 未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。超短期风电功率预测Ultra-short Term Wind Power Forecasting 0h4h的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。,性能要求电网调度机构的风电功率预测系统应至少可扩容至200个风电场。风电功率预测应不受风电场机组检修和扩建限制，即风电场任何运行状态皆可进行功率预测。风电功率预测模型计算时间应小于5min。单个风电场短期预测月均方根误差应小于20%。超短期预测第4h预测值月均方根误差应小于15%。,均方根误差（RMSE）平均绝对误差（MAE）相关性系数（r）（负荷预测RMSE，分母上是实测值，而此处是固定大数Cap，经常用装机容量代替）PMi为i时刻的实际功率，PPi为i时刻的预测功率，PM为所有样本实际功率的平均值，PP为所有预测功率样本的平均值，Cap为平均开机容量，n为样本个数。,调度系统短期负荷预测准确率考核实施细则（试行）,四、有关问题,随着风电大规模集中开发，对电网安全稳定运行带来的影响，调节困难。制约风电接入系统的问题包括系统稳定、潮流、电压、电能质量、低谷调峰等问题；导致电网最大可接纳风电容量可能低于当前风电总装机容量。为了保证电网的安全，调度运行人员往往将风电场的出力限制在一个较小的范围。,在调度与控制方面调度员的工作强度和复杂性加大，人工调度控制方式：有以下三大不足-有功控制不及时-容易造成发电分配不公-有功控制调整慢结合甘肃嘉酒地区千万千瓦级风电基地建设，考虑嘉酒电网与甘肃主网联系相对薄弱，合作研制了开发了大型集群风电有功智能控制系统。,风电有功功率控制的基本思路,风电有功功率控制的基本思路风电由于风力的间歇性和随机性，精确预测难度非常大，在从电网的角度进行有功功率控制中，难以像火电、水电等其他常规电源一样做到随时按照电网调度的要求在指定出力下运行，而且为了有效利用风资源，必须尽可能保证风电出力的最大化。,风电有功功率控制有两种思路：一是最大出力控制模式：即在保证电网安全稳定的前提下，根据电网风电接纳能力计算各风电场最大出力上限值，风电场低于上限值时处于自由发电状态（爬坡速率必须满足要求），超出本风场上限值时，可根据其他风场空闲程度占用其他风场的系统资源，以达到出力最大化的目标；二是出力跟踪模式：即以各风电场风当前的功率预测为依据（风电场就地监控系统能根据当前的风速、风力、风向，预测出当前可能达到的最大功率），经电网安全校核后的下发各风电场发电计划，各风电场必须实时跟踪发电计划进行有功功率的调整。,系统总体结构,其他问题,机组性能不满足并网技术要求系统扰动（短路）时，大规模跳机。实例：750kV系统试验中，空投变压器，酒泉已经投运风电场全部切机。2010年10月8日，750kV敦煌变做试验，用330kV 系统给750/330/66kV变压器充电，110kV系统电压瞬间下降到7080kV，瓜州6个风电场全部跳机，低电压保护动作。玉门风电场降出力或切机，风电出力突降约20万。据了解，充电正常后，电网无异常，保护也未发现异常。原因正在进一步分析中。,中国风电发展进入了快车道，但与发达国家相比有不小差距。风电整体效益水平低。政策激励不足或不对称，电网与风电规划脱节，风电送出建设投资大，支持力度小，收益低甚至亏损。目前制约甘肃风电等新能源发展的主要矛盾是电网薄弱，输送能力有限。风电电力电量必须要在更大范围消纳，需要有国家级消纳方案。甘肃迫切需要加快750kV骨干网架和特高压直流风电送出通道建设，在更大范围消纳风电，才能保证可再生能源的持续发展。,五、结束语,长远必须加快坚强智能电网建设。各种智能电网技术综合应用：TCSC等提高输送能力的FACTS。调度技术、高精度风电功率预测。需求响应，响应风电功率预测的高载能负荷。储能技术，抽水蓄能、蓄电池、PHEV、其他能源互补。为各科研院所，大专院校，相关企业及广大科技人员提供了挑战，更是机会。根本措施长远目标 更大的可再生能源（风电+光伏）加快西北开发建设缩小东西部差距。,甘肃欢迎您!,