風(fēng)電場(chǎng)綜合場(chǎng)用電率探討

摘要：風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理的主要目標(biāo)是要電量、要效益，開源節(jié)流是增加風(fēng)電場(chǎng)利潤(rùn)的主要手段。文章從節(jié)流角度進(jìn)行考慮，從綜合場(chǎng)用電率開始著手，通過計(jì)算分解其組成，對(duì)于綜合場(chǎng)用電率的研究有著積極意義。

關(guān)鍵詞：綜合場(chǎng)用電率；風(fēng)電場(chǎng)；經(jīng)營(yíng)管理；開源節(jié)流；用電量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM614 文章編號(hào)：1009-2374（2016）09-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.062

1 九龍山風(fēng)電場(chǎng)基本情況介紹

該風(fēng)電場(chǎng)采用某公司生產(chǎn)的19臺(tái)2.5MW機(jī)型，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)容量為2750kVA的35kV箱式變壓器，通過3回35kV地埋集電線纜將電能匯集至升壓站，主變壓器額定容量為80MVA，將35kV升壓至110kV后，采用1回110kV線路-變壓器組接線方式與電網(wǎng)并網(wǎng)。

本文著重對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸變電設(shè)備電能損耗、不同風(fēng)速對(duì)場(chǎng)用電的影響、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自用電、場(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)生活用電四部分進(jìn)行分析討論。

2 九龍山標(biāo)準(zhǔn)綜合場(chǎng)用電率分解計(jì)算

綜合場(chǎng)用電量除去場(chǎng)用電量外，還包括風(fēng)機(jī)無風(fēng)待機(jī)損耗、箱變損耗、集電線損耗、場(chǎng)用變損耗、主變損耗、開關(guān)損耗、隔離開關(guān)損耗、無功補(bǔ)償裝置損耗、母線損耗等，即：

E綜合場(chǎng)用電量=E發(fā)電量-E上網(wǎng)電量+E網(wǎng)購(gòu)電量

本文九龍山標(biāo)準(zhǔn)綜合場(chǎng)用電率計(jì)算從滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)綜合場(chǎng)用電率和年均負(fù)荷運(yùn)行時(shí)綜合場(chǎng)用電率兩部分來進(jìn)行。

2.1 滿負(fù)荷時(shí)綜合場(chǎng)用電率分解計(jì)算

2.1.1 風(fēng)機(jī)自身消耗。九龍山風(fēng)電場(chǎng)所采用的2.5MW機(jī)型，其自用電主要來自變漿電機(jī)、偏航電機(jī)、變頻器冷卻風(fēng)機(jī)等，具體參數(shù)見表1：

表1 風(fēng)機(jī)內(nèi)部主要用電設(shè)備參數(shù)

表2 九龍山風(fēng)電場(chǎng)箱變主要參數(shù)

但風(fēng)機(jī)內(nèi)部各用電設(shè)備運(yùn)行狀況隨風(fēng)速、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)不同而變化，而目前無法精確計(jì)算，如需精確統(tǒng)計(jì)需加裝CT、PT?？紤]到損耗較低，故在本文中忽略不計(jì)。

2.1.2 箱變損耗。九龍山風(fēng)電場(chǎng)選用箱變主要參數(shù)見表2。

即在風(fēng)電場(chǎng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)：

P（箱變空載損耗）=3000W

P（箱變負(fù)載損耗）=25000W

P（箱變總損耗）=（3000+25000）*19=532kW

2.1.3 集電線路損耗。線路損耗簡(jiǎn)稱線損，是電能通過輸電線路傳輸而產(chǎn)生的能量損耗。九龍山風(fēng)電場(chǎng)選用箱變主要參數(shù)見表3：

表3 九龍山風(fēng)電場(chǎng)選用箱變主要參數(shù)

以集電Ⅰ線為例：

P（集電1線負(fù)載損耗）=I12R1+I22R2+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6

=I12（R1+4R2+9R3+16R4+25R5+36R6）

其中：

R1=0.3*0.44=0.132Ω

4R2=4*0.368*0.44=0.64768Ω

9R3=9*0.582*0.44=2.30472Ω

16R4=16*0.258*0.16=0.66048Ω

25R5=25*0.3481*0.16=1.3924Ω

36R6=36*0.53*0.12=2.2896Ω

代入數(shù)值計(jì)算得出：P（集電1線負(fù)載損耗）=12.61W。

同理，計(jì)算可得集電2線、3線負(fù)載損耗為：P（集電2線負(fù)載損耗）=298.00kW，P（集電3線負(fù)載損耗）=335.17kW，故P（集電線總損耗）=12.61+298.00+335.17=645.78kW。

2.1.4 場(chǎng)用電消耗。場(chǎng)用電消耗主要與場(chǎng)生活、生產(chǎn)負(fù)荷有關(guān)，與風(fēng)機(jī)負(fù)荷無關(guān)。九龍山風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)至今日平均用電量為560kWh，由此得出：P（站用變消耗）=23.3kW。

2.1.5 主變損耗。主變損耗主要由空載損耗、負(fù)載損耗兩部分組成。當(dāng)變壓器二次繞組開路，一次繞組施加額定頻率正弦波形的額定電壓時(shí)，所消耗的有功功率稱空載損耗。負(fù)載損耗即可變損失，與通過的電流的平方成正比。負(fù)載損耗是額定電流下與參考溫度下的負(fù)載損耗。

九龍山風(fēng)電場(chǎng)采用主變負(fù)載損耗、空載損耗分別為270kW、54.3kW，即：

P（負(fù)載損耗）=270kW

P（空載損耗）=54.3kW

P（主變損耗）270+54.3=324.3kW

2.1.6 開關(guān)、隔離開關(guān)損耗。開關(guān)、隔離開關(guān)損耗是根據(jù)其接觸電阻決定的，可由電流的平方乘以電阻計(jì)算得出，簡(jiǎn)單說來即開關(guān)發(fā)熱量，因此損耗相對(duì)過低，本文中忽略不計(jì)。

2.1.7 無功補(bǔ)償裝置消耗。無功功率補(bǔ)償簡(jiǎn)稱無功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。

九龍山風(fēng)電場(chǎng)所采用無功補(bǔ)償裝置額定容量為12000kVA，但裝置需根據(jù)當(dāng)?shù)卣{(diào)度要求來投入、退出運(yùn)行，目前來說裝置投入運(yùn)行時(shí)間較短，在此估算：

P（無功補(bǔ)償裝置消耗）=10kW

2.1.8 母線損耗。九龍山風(fēng)電場(chǎng)110kV系統(tǒng)采用1回110kV線路-變壓器組接線方式，無110kV母線，故不存在母線損耗，本文不做計(jì)算。

2.1.9 網(wǎng)購(gòu)電量。在風(fēng)場(chǎng)滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，風(fēng)場(chǎng)應(yīng)不存在網(wǎng)購(gòu)電量，所消耗電量均為電場(chǎng)自發(fā)電量，故此項(xiàng)不做考慮。

2.1.10 滿負(fù)荷時(shí)綜合場(chǎng)用電率。故滿負(fù)荷時(shí)：P（綜合）=532+645.78+23.3+324.3+10=1535.38kW。即滿發(fā)時(shí)η（綜合場(chǎng)用電率）=1535.38/47.5/1000=3.23%。

2.2 平均負(fù)荷下綜合場(chǎng)用電率計(jì)算

根據(jù)可研性報(bào)告，九龍山風(fēng)電場(chǎng)本期共布置19臺(tái)2.5MW機(jī)組，裝機(jī)容量47.5MW，年上網(wǎng)電量為93.738GWh，年等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)為1973.45h。

I（風(fēng)機(jī)額定電流）=2092A

U（風(fēng)機(jī)額定電壓）=2092A

故：

I（平均值）=I（風(fēng)機(jī)額定電流）*1973/8760=523A

2.2.1 箱變損耗。

P（箱變空載損耗）=3000W=3kW

P（箱變總空載損耗）=3000*19=57kW

I（箱變高壓側(cè)平均電流）=523*0.69/35=10.31A

由公式可得：

P（箱變總均載損耗）=86.75kW

2.2.2 集電線損耗。

P（集電線總損耗）=P負(fù)*=645.78*=40.40kW

2.2.3 場(chǎng)用電消耗。場(chǎng)用電消耗主要與場(chǎng)生活、生產(chǎn)負(fù)荷有關(guān)，與風(fēng)機(jī)負(fù)荷無關(guān)。九龍山風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)至今日平均用電量為560kWh，由此得出：

P（站用變消耗）=23.3kW

2.2.4 主變損耗。同理可得：

P（均載損耗）=71.21kW

2.2.5 購(gòu)網(wǎng)電量。九龍山風(fēng)電場(chǎng)年網(wǎng)購(gòu)電量約為100MWh，由此得出：

P（購(gòu)網(wǎng)電量）=11kW

2.2.6 無功補(bǔ)償損耗。

P（無功補(bǔ)償裝置消耗）=10kW

2.2.7 年均負(fù)荷運(yùn)行時(shí)綜合場(chǎng)用電率。

故平均P（綜合）=86.75+40.4+23.3+71.21+11+10=242.66kW，負(fù)荷率為22.5%時(shí)，即P=47.5*0.225*1000=10687.5kW。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過分解計(jì)算，得出了九龍山風(fēng)電場(chǎng)在理想狀況下，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)和平均負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的綜合場(chǎng)用電率，對(duì)于如何降低綜合場(chǎng)合場(chǎng)用電率的研究有著積極的意義。以上觀點(diǎn)僅供參考，希望能對(duì)其他風(fēng)電對(duì)于綜合場(chǎng)用電率的研究有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈又幸.風(fēng)電社會(huì)效益評(píng)估及其并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性影響研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2011.

[2] 中國(guó)大唐集團(tuán)公司.中國(guó)大唐集團(tuán)公司風(fēng)電企業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)體系（試行）[S].

作者簡(jiǎn)介：胡強(qiáng)（1991-），男，江西贛州人，江西大唐國(guó)際新能源有限公司助理工程師，研究方向：風(fēng)能與動(dòng)力工程。

（責(zé)任編輯：小 燕）