關(guān)于用電負(fù)荷中心風(fēng)電送出方式的探討

李海臣，余龍飛，劉春辰，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

0 引言

根據(jù)社科院和中國(guó)氣象局發(fā)布的《氣候變化綠皮書：應(yīng)對(duì)氣候變化報(bào)告(2013)》，2012年我國(guó)100OE以東地區(qū)平均霧霾天數(shù)為16天，較常年偏多7.2天[1]。珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū)霧霾天數(shù)增加最快，如廣東深圳和江蘇南京平均每年增加4.1天和3.9天[2]，2012年北方地區(qū)霧霾天數(shù)及霧霾指數(shù)都急劇增加。治理霧霾需要多方面一起行動(dòng)，包括提高機(jī)動(dòng)車排放指標(biāo)的限制，減少化石燃料的消耗，降低工業(yè)廢氣排放，增加清潔能源的利用，增加GDP產(chǎn)值中高附加值產(chǎn)品的發(fā)展，降低高能耗企業(yè)的發(fā)展等多種辦法；其中，減少化石燃料消耗具有明顯的效果，所以國(guó)家最近幾年大力發(fā)展新能源發(fā)電項(xiàng)目，限制火力發(fā)電廠的建設(shè)速度，加大對(duì)老電廠的改造力度。為了貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》、《國(guó)家“十二五”先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域戰(zhàn)略》等國(guó)家相關(guān)可再生能源戰(zhàn)略部署,促進(jìn)風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為2020年我國(guó)二氧化碳排放強(qiáng)度降低40%－45%、非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%[3]戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出重要貢獻(xiàn)，為我國(guó)未來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)保障，中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部制定了《風(fēng)力發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》。

根據(jù)國(guó)家《風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》要求，到2015年，我國(guó)投入運(yùn)行的風(fēng)電裝機(jī)容量要達(dá)到100GW，年發(fā)電量達(dá)到190TWh，風(fēng)電發(fā)電量在全部發(fā)電量中的比重超過3%。海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到5GW，到2020年，風(fēng)電總裝機(jī)容量超過200GW，其中海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到30GW，風(fēng)電年發(fā)電量達(dá)到390TWh，力爭(zhēng)風(fēng)電發(fā)電量在全國(guó)發(fā)電量中的比重超過5%[4]。到2012年年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到75324MW，風(fēng)電裝機(jī)占5.47%[5]，到2013年年底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了91412MW。在國(guó)家大力發(fā)展風(fēng)電的同時(shí)，現(xiàn)有北方風(fēng)電場(chǎng)的棄風(fēng)現(xiàn)象依舊很嚴(yán)重，其中2012年全國(guó)棄風(fēng)20TWh，全國(guó)風(fēng)電機(jī)組平均運(yùn)行1890h，最嚴(yán)重的省份風(fēng)電運(yùn)行時(shí)數(shù)僅1420h[6]；2013年，全國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)電量16.2TWh，比2012年減少4.6TWh；平均棄風(fēng)率11%，同比降低6個(gè)百分點(diǎn)[7]，雖然情況有所好轉(zhuǎn)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

在現(xiàn)階段,治理霧霾、發(fā)展清潔能源與風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)之間出現(xiàn)矛盾，棄風(fēng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響了風(fēng)電建設(shè)投資方的積極性，限制了風(fēng)電的發(fā)展。本文就風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)管理模式及送出方式提出建議，建議改變部分地區(qū)風(fēng)電送出工程的建設(shè)方式，提高風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)效益，改善電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境。

1 現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)方式

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)的接入系統(tǒng)方式主要如下，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出電，經(jīng)過箱式變壓器升到10kV或35kV，然后經(jīng)過集電線路送入升壓站，在升壓站內(nèi)升到110kV或220kV，有些項(xiàng)目電壓更高，然后經(jīng)過110kV或220kV送電線路接入電力系統(tǒng)的變電站。北方地區(qū)如新疆、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙、吉林等地的風(fēng)電場(chǎng)一般距離居民區(qū)和工業(yè)負(fù)荷較遠(yuǎn)，采用這種方式較合適。用這種接入系統(tǒng)方式，風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)界線分明，便于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)及電網(wǎng)的運(yùn)行管理。

2 建議風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)方式

在有些地區(qū)，如江蘇、河南、安徽、山東、福建等地，風(fēng)電場(chǎng)周圍有許多工業(yè)或民用電負(fù)荷，風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有已經(jīng)建成的10kV或35kV送電線路，采用現(xiàn)有接入系統(tǒng)方式，需要將風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的電通過升壓站升壓后經(jīng)送出線路接入地區(qū)級(jí)的110kV或220kV電網(wǎng)，然后再通過當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)110kV或220kV反送回當(dāng)?shù)?5kV變電站，增加了電力輸送過程中的損失。

我們建議，處在用電負(fù)荷區(qū)域內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)，采用分散方式將風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電送入當(dāng)?shù)氐?0kV或35kV電網(wǎng)，將發(fā)出的電直接送到電負(fù)荷的用戶，建立分布式電源。其具體接入系統(tǒng)方式如下：風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電接入箱式變壓器，升到10kV或35kV，然后通過集電線路接入當(dāng)?shù)氐?0kV或35kV變電站，如果有條件的地區(qū)，可以直接T接到當(dāng)?shù)匾呀?jīng)建成的10kV或35kV線路；發(fā)電量計(jì)量在箱變出口處進(jìn)行，也可以在風(fēng)電場(chǎng)集電線路與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的連接處進(jìn)行計(jì)量。

3 新接入系統(tǒng)方式的優(yōu)點(diǎn)

3.1 節(jié)省土地

采用新的接入系統(tǒng)方式，取消風(fēng)電場(chǎng)升壓站，僅建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)綜合管理辦公樓，風(fēng)電機(jī)組直接接入當(dāng)?shù)?0kV或35kV電網(wǎng)，減少了升壓站的占地面積，也減少了以往110kV或220kV送出線路的占地，節(jié)省了風(fēng)電場(chǎng)的占地空間，節(jié)約了土地資源；僅就升壓站部分而言，新的接入系統(tǒng)方式比現(xiàn)有接入系統(tǒng)方式將減少土地占用面積約60%。

3.2 節(jié)省建設(shè)資金

由于不建設(shè)升壓站，可以減少升壓站征地費(fèi)用及建設(shè)費(fèi)用，同時(shí)也節(jié)省了送出線路的建設(shè)費(fèi)用；現(xiàn)有接入系統(tǒng)的方式，需要占用電網(wǎng)公司變電站的用電間隔，有些還需要進(jìn)行改造，新的接入系統(tǒng)方式也可以降低這部分的改造費(fèi)用；對(duì)于集電線路，由于風(fēng)電機(jī)組箱變出口的電能接入當(dāng)?shù)?0kV或35kV電網(wǎng)，不再長(zhǎng)距離地送入升壓站，這部分的線路也將大大縮短，也將節(jié)約建設(shè)資金。送出工程如果采用220kV線路，每公里造價(jià)大約100萬元，一般風(fēng)電場(chǎng)送出線路長(zhǎng)度都在20km至50km，僅送出工程可以節(jié)約造價(jià)2000至5000萬元。集電線路造價(jià)大約每公里70萬，不同風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量相同，集電線路長(zhǎng)度差別也很大，節(jié)省的費(fèi)用也要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際情況確定，一般也可節(jié)省幾百萬元；新的接入系統(tǒng)方式，升壓站主變、無功補(bǔ)償、高壓斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備取消，如果按照200MW風(fēng)電場(chǎng)容量分析，該部分節(jié)約投資大約在3000萬元左右。

3.3 減少電能損失

采用新的接入系統(tǒng)方式，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電將在就地消化，不再進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送，這將減少風(fēng)電場(chǎng)電能輸送過程中的損失；同時(shí)風(fēng)電場(chǎng)的電直接接入配電網(wǎng)，當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷不用或少用電網(wǎng)提供的高壓電，也減少了電網(wǎng)供電的輸送損失。

3.4 利于環(huán)境保護(hù)及水土保持

新的接入系統(tǒng)方式，減少了升壓站面積，減少了送出工程，縮短了集電線路，可以節(jié)省風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)用地，減少施工的土方量，這將有利于風(fēng)電場(chǎng)的水土保持和環(huán)境保護(hù)工作；同時(shí)，采用這種接入系統(tǒng)方式，減少了供電和發(fā)電的損失，相當(dāng)于增加了電網(wǎng)的供電量，減少了化石燃料消耗，也有利于整體的環(huán)境保護(hù)。

3.5 減少施工難度

在南方人口密集地區(qū)，10kV、35kV、110kV、220kV線路比較密集，風(fēng)電場(chǎng)集電線路和送出線路與這些線路交叉較多，施工難度較大，個(gè)別地方線路由于無法架空穿越，需要采用直埋電纜的方式，增加了工程投資，延長(zhǎng)了工程建設(shè)周期；采用新的接入系統(tǒng)方式，減少了這部分的工作量，方便施工管理，縮短施工工期并降低施工難度。

4 推進(jìn)新的接入系統(tǒng)方式建議應(yīng)采取的措施

采用新的接入系統(tǒng)方式，增加了電網(wǎng)公司及風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)單位的前期工作量，電網(wǎng)公司與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)單位工作接口擴(kuò)大，配合工作量增加；同時(shí)責(zé)、權(quán)、利也出現(xiàn)交叉；為解決這些問題，調(diào)動(dòng)電網(wǎng)公司參與分布式能源建設(shè)的積極性，我們建議采取如下措施開展風(fēng)電場(chǎng)分布式接入系統(tǒng)的建設(shè)工作。

4.1 建設(shè)單位與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司密切配合

采用新的接入系統(tǒng)方式，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)單位與電網(wǎng)公司接口比原來多，配合工作量大，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)單位要及早與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司進(jìn)行溝通，了解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司情況，包括當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷量、用電負(fù)荷性質(zhì)、線路電壓等級(jí)、線路容量、變電站情況；電網(wǎng)公司要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃情況進(jìn)行了解，包括風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量、風(fēng)電機(jī)組型式、電源質(zhì)量、年發(fā)電量、年度發(fā)電曲線等；根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)及電網(wǎng)的實(shí)際情況，確定合理的接入系統(tǒng)方式。

4.2 利益共享

采用新的接入系統(tǒng)方式，風(fēng)電場(chǎng)將減少升壓站建筑面積（已經(jīng)沒有升壓站，僅是風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控及綜合管理）及占地面積，取消主變等相應(yīng)電氣設(shè)備，取消送出工程，集電線路長(zhǎng)度也可能減少，建設(shè)投資將大幅度減少；主變及集中無功補(bǔ)償裝置取消，也將節(jié)約運(yùn)行成本；而當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司將增加風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的配合工作量，運(yùn)行監(jiān)控將比原來復(fù)雜，運(yùn)行、管理人員工作量及責(zé)任增加，因此風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)方應(yīng)當(dāng)對(duì)電網(wǎng)公司進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，當(dāng)?shù)刈冸娝芾碣M(fèi)雙方分?jǐn)偅_(dá)到利益共享。

4.3 國(guó)家應(yīng)當(dāng)有鼓勵(lì)政策

采用新型接入系統(tǒng)方式，電網(wǎng)公司建設(shè)管理及運(yùn)行管理工作量將增加，責(zé)任將加大，國(guó)家應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)鼓勵(lì)政策，激勵(lì)電網(wǎng)公司積極參與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的積極性。

4.4 電網(wǎng)公司參與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)

在有條件地區(qū)，鼓勵(lì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司參與風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)，調(diào)動(dòng)電網(wǎng)公司建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的積極性；可以在局部地區(qū)成立供電公司，獨(dú)立核算，實(shí)行發(fā)、配、供一體化管理，供電價(jià)格低于或等于當(dāng)?shù)孛裼煤凸I(yè)用電的電價(jià)。也可以將風(fēng)電場(chǎng)的部分股份劃歸當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司，電網(wǎng)公司將原有配供電系統(tǒng)及線路折成投資；雙方共同負(fù)責(zé)運(yùn)行管理，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)方負(fù)責(zé)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)管理，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電部門負(fù)責(zé)線路及變電站的管理及維護(hù)。

4.5 電網(wǎng)管理要分權(quán)

目前風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)審批一般都是由省電力公司審查、批準(zhǔn)，對(duì)于有條件的地區(qū)，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量，可以考慮適當(dāng)放權(quán)，由市一級(jí)供電公司進(jìn)行審批，調(diào)動(dòng)他們參與分布式電源建設(shè)的積極性。

4.6 前期工作要充分

采用新的接入系統(tǒng)方式，建設(shè)分布式電源，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)，前期工作要細(xì)致，要充分調(diào)查、分析當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)情況，負(fù)荷容量，未來發(fā)展規(guī)劃，用電負(fù)荷性質(zhì)，負(fù)荷曲線變化情況等；制定的接入系統(tǒng)方案要合理，要方便今后的運(yùn)行管理。因此前期工作時(shí)間要充足，上級(jí)部門要給予合理的建設(shè)規(guī)劃時(shí)間，不要盲目搶工期。

4.7 地方政府要加大協(xié)調(diào)力度

分布式電網(wǎng)建設(shè)，解決或緩解了當(dāng)?shù)赜秒姷木o張情況，減少了當(dāng)?shù)卣畬徟恋氐膲毫Γ瑴p少了水土保持及環(huán)境保護(hù)的工作量，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)方、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)、當(dāng)?shù)卣侨焦餐美暮檬拢?dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)加大對(duì)各方的協(xié)調(diào)力度，合理規(guī)劃，精細(xì)實(shí)施，確保工程建設(shè)順利開展。

以上僅是我們對(duì)在用電負(fù)荷密集地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)方案的建議，在建設(shè)過程中還有許多問題需要解決；對(duì)于每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，其周圍條件都不同，進(jìn)行周密、細(xì)致的前期規(guī)劃，是風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)滿足安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用要求的重要保證；建設(shè)方在建設(shè)期內(nèi)應(yīng)當(dāng)與有關(guān)方面積極溝通、密切配合，使風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)實(shí)施方案規(guī)劃合理，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，效益明顯。

[1] 國(guó)家氣象局.2012年中國(guó)氣候公報(bào)[R],2013,1.

[2] 王偉光,鄭國(guó)光.應(yīng)對(duì)氣候變化報(bào)告（2013）[M]. 社會(huì)文獻(xiàn)出版社,2013,11.

[3] 科技部.十二五先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域戰(zhàn)略報(bào)告[R].2012,9.

[4] 國(guó)家能源局.風(fēng)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃[P].2012,9.

[5] 李俊峰,蔡豐波,喬黎明,等.2013中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告[R]. 2013,9

[6] 國(guó)家能源局.國(guó)家能源局關(guān)于做好2013年風(fēng)電并網(wǎng)和消納相關(guān)工作的通知[N].〔2013〕65號(hào).

[7] 國(guó)家能源局. 2013年風(fēng)電發(fā)展情況報(bào)告[R],2014, 2.