關(guān)于昌吉電網(wǎng)新能源消納能力的研究

馬金倉 楊俊 李寶同

【摘要】昌吉電網(wǎng)新能源開發(fā)項(xiàng)目主要包括風(fēng)電場及光伏電站。新能源是非常重要且儲(chǔ)量巨大的能源，它安全、清潔、充裕。因此，利用新能源發(fā)電受到世界各國的高度重視，發(fā)展速度日益加快。但是新能源發(fā)電出力具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，并具有明顯的反調(diào)峰特性，新能源項(xiàng)目并網(wǎng)后將加大系統(tǒng)調(diào)峰容量的需求。所以，消納能力的研究對(duì)于確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證供電的安全可靠性具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意見。

【關(guān)鍵詞】昌吉電網(wǎng)；新能源消納

我國風(fēng)電發(fā)展迅速，截至2014年底風(fēng)電裝機(jī)容量已超過100GW，但棄風(fēng)問題十分嚴(yán)峻，2014年棄風(fēng)電量為13TW˙h，折合經(jīng)濟(jì)損失65余億元。一個(gè)科學(xué)合理的風(fēng)電規(guī)劃對(duì)于減緩風(fēng)電棄風(fēng)問題與維持風(fēng)電的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，而風(fēng)電消納能力的評(píng)估結(jié)果可以作為風(fēng)電規(guī)劃的有力依據(jù)。

昌吉州風(fēng)能資源豐富區(qū)均位于東部區(qū)域，昌吉州北部的廣大沙漠地區(qū)屬于太陽能資源較為豐富的地區(qū)，日照充足，并且距離電網(wǎng)覆蓋地區(qū)較近，具備較好的光伏發(fā)電開發(fā)潛力。因此，為了更加合理有郊的開發(fā)昌吉州新資源項(xiàng)目，需依托昌吉電網(wǎng)的發(fā)展，合理布局風(fēng)、光電站，規(guī)劃建設(shè)時(shí)序，以減少棄風(fēng)、棄光等現(xiàn)象。

一、昌吉能源開發(fā)現(xiàn)狀

（一）風(fēng)能資源

昌吉州地處新疆天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，是西風(fēng)氣流自西向東穿越新疆的必經(jīng)之地，因天山山脈和北塔山形成“兩山相夾”地形，風(fēng)能資源在州內(nèi)奇臺(tái)縣、木壘縣較為豐富。昌吉州風(fēng)能資源主要分布在奇臺(tái)縣北部，木壘縣老君廟、四十個(gè)井子、大石頭等區(qū)域。

（二）光伏資源

昌吉州總面積7.39萬km2，草場面積約6880萬畝；有可耕地1057萬畝，常年播種面積450多萬畝；森林總面積575.7萬畝，森林覆蓋率4.1%。相對(duì)來說光伏發(fā)電可利用土地非常廣闊，為開發(fā)利用太陽能發(fā)電提供了很好的土地資源條件。

昌吉州北部的廣大沙漠地區(qū)屬于太陽能資源較為豐富的地區(qū)，日照充足，并且距離電網(wǎng)覆蓋地區(qū)較近，具備較好的光伏發(fā)電開發(fā)潛力。

二、新能源消納存在的問題

昌吉電網(wǎng)電源以火電電源為主，僅有少部分新能源裝機(jī)。目前昌吉電網(wǎng)已新能源項(xiàng)目均以110kV及以下電網(wǎng)等級(jí)分散接入系統(tǒng)，所發(fā)電力就地消納后，盈余電力送往主網(wǎng)消納。

昌吉中西部電網(wǎng)主要斷面為米寧線+寧宮線+頭昌線斷面，受其斷面送出極限限制，中西部地區(qū)電源點(diǎn)出力大小需進(jìn)行控制；昌吉東部電網(wǎng)主要斷面為烏-阜東-池雙線+康池線+池天線+烏彩雙線斷面，斷面最大傳輸功率為1500 兆瓦，昌吉東部電網(wǎng)烏阜東雙+康池+池天+烏彩雙，接近極限運(yùn)行。

（一）已投運(yùn)新能源項(xiàng)目消納存在的問題

昌吉電網(wǎng)已投運(yùn)風(fēng)電場99MW，能夠滿足風(fēng)電場送出需要。昌吉電網(wǎng)已投運(yùn)光伏電站容量相對(duì)較小且分散接入，對(duì)電網(wǎng)影響不大，受個(gè)別變電站主變?nèi)萘肯拗?，存在小范圍棄光的可能?/p>

冬季小負(fù)荷期間，35 kV特變電工碧流河光伏電站裝機(jī)受110 kV農(nóng)工變主變?nèi)萘肯拗?，碧流河光伏電站出力消納困難；35 kV新風(fēng)水巖光伏電站和特變電工土墩子光伏電站受110 kV上戶溝變主變?nèi)萘肯拗?，碧流河光伏電站出力消納困難。

（二）規(guī)劃新能源項(xiàng)目消納存在的問題

（1）昌吉州煤炭資源豐富，火電開發(fā)速度較快，嚴(yán)重制約新能源項(xiàng)目消納空間。

昌吉是新疆3個(gè)儲(chǔ)量大于3000億噸的超級(jí)煤田之一，是新疆發(fā)展煤電煤化工產(chǎn)業(yè)不可多得的寶地。作為新疆新型工業(yè)化建設(shè)的重點(diǎn)地帶，準(zhǔn)東地區(qū)煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶的建設(shè)與發(fā)展對(duì)未來新疆新型工業(yè)化進(jìn)程具有舉足輕重的作用。

昌吉州規(guī)劃期內(nèi)火電項(xiàng)目開發(fā)較多，且大部分為大機(jī)組。規(guī)劃期內(nèi)昌吉電網(wǎng)火電裝機(jī)容量較大，且大部分集中于昌吉東部電網(wǎng)，而昌吉電網(wǎng)新能源規(guī)劃項(xiàng)目大部分也集中于昌吉東部區(qū)域，因此，受火電電源開發(fā)容量的限制，昌吉東部電網(wǎng)能源消納能力有限。

（2）本地消納能力有限，外送網(wǎng)架較為薄弱，無法滿足新能源項(xiàng)目的大規(guī)模開發(fā)

隨著昌吉州社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長，昌吉電網(wǎng)負(fù)荷也得到迅速發(fā)展，但由于大工業(yè)負(fù)荷基本都配置了自備火電廠，且昌吉電網(wǎng)公用火電裝機(jī)較大，因此，新能源項(xiàng)目在本地消納能力有限，需外送至新疆主網(wǎng)或通過直流外送消納。

根據(jù)昌吉電網(wǎng)規(guī)劃，在規(guī)劃期內(nèi)，隨著相關(guān)750kV輸變電工程的陸續(xù)投運(yùn)，昌吉電網(wǎng)外送輸電能力得到了一定的提高，但由于昌吉東部風(fēng)能、太陽能資源豐富，可開發(fā)裝機(jī)較大，依托規(guī)劃中的網(wǎng)架仍無法滿足新能源項(xiàng)目的大規(guī)模開發(fā)。

（3）新能源大規(guī)模開發(fā)受電網(wǎng)調(diào)峰能力的限制

風(fēng)電、光伏電站由于其出力的不穩(wěn)定性，需主網(wǎng)提供大量的調(diào)峰容量以保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。昌吉電網(wǎng)火電容量裝機(jī)較大，調(diào)峰容量豐富，可滿足一定的新能源項(xiàng)目開發(fā)。

三、建議

（一）加強(qiáng)風(fēng)電場發(fā)電計(jì)劃管理

為更準(zhǔn)確地預(yù)測風(fēng)電發(fā)電，應(yīng)完善風(fēng)電場風(fēng)功預(yù)測系統(tǒng)建設(shè)，嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃管理，進(jìn)一步強(qiáng)化風(fēng)電場發(fā)電計(jì)劃申報(bào)體系，加強(qiáng)風(fēng)電發(fā)電的預(yù)知性與計(jì)劃性。同時(shí)，建議政府相關(guān)職能部門盡快出臺(tái)風(fēng)電管理考核辦法，充分調(diào)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)規(guī)范管理、參與管理的積極性，共同提升電網(wǎng)風(fēng)電消納能力。

（2）加強(qiáng)需求側(cè)管理

受國家產(chǎn)業(yè)政策及電價(jià)政策（取消峰谷分時(shí)電價(jià)等）影響，工業(yè)用電比重逐步減少，居民、商業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)用電比重逐步增加，導(dǎo)致電網(wǎng)峰谷差快速增長，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰手段將逐漸難以滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求，建議政府及電力監(jiān)管部門考慮恢復(fù)分時(shí)電價(jià)政策，減少電網(wǎng)峰谷差，提高調(diào)峰能力。

（3）加強(qiáng)機(jī)組一次調(diào)頻及自動(dòng)發(fā)電控制管理

風(fēng)電機(jī)組的頻繁投停及隨風(fēng)速變化的功率調(diào)整必將給電網(wǎng)的頻率調(diào)整帶來壓力。運(yùn)行機(jī)組的一次調(diào)頻功能可在幾秒內(nèi)快速改變機(jī)組的出力， 是維持電網(wǎng)供需平衡和保持頻率穩(wěn)定最快捷、有效的手段。調(diào)度側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠一次調(diào)頻功能的在線監(jiān)測及數(shù)據(jù)處理、評(píng)價(jià)， 出臺(tái)獎(jiǎng)懲制度， 敦促、鼓勵(lì)電廠機(jī)組功能達(dá)到調(diào)度要求。

（4）適時(shí)建設(shè)調(diào)峰電源

雖然“十三五”期間，昌吉電網(wǎng)調(diào)峰容量較為充足，但就新疆全網(wǎng)來看，調(diào)峰容量嚴(yán)重不足，影響著新能源項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)。因此，建議在“十三五”及以后，適時(shí)加快自備電廠參與調(diào)峰進(jìn)度，并建設(shè)大型抽水蓄能調(diào)峰電源。