新疆塔城風(fēng)電送出方案研究

崔力云，華榮芹，關(guān)文婷

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

新能源發(fā)電技術(shù)

新疆塔城風(fēng)電送出方案研究

崔力云，華榮芹，關(guān)文婷

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

針對(duì)塔城地區(qū)棄風(fēng)問(wèn)題，根據(jù)地區(qū)負(fù)荷發(fā)展及塔城風(fēng)電規(guī)劃并結(jié)合塔城地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架情況，以緩解棄風(fēng)、提高輸送能力為目標(biāo)，采用電力系統(tǒng)綜合分析程序（power system analysis software package,PSASP）對(duì)老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電消納情況進(jìn)行計(jì)算并分析，提出風(fēng)電消納方案。應(yīng)用結(jié)果表明：所提方案有效解決了老風(fēng)口風(fēng)區(qū)的風(fēng)電消納問(wèn)題，同時(shí)為塔城電網(wǎng)末端提供了電源支撐，電能質(zhì)量滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)定。

負(fù)荷；新能源；送出方案；風(fēng)電消納

塔城電網(wǎng)為阿勒泰電網(wǎng)與新疆主網(wǎng)聯(lián)系的重要樞紐。塔城地區(qū)主要電源為風(fēng)電和火電，近期由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)受限，風(fēng)電送出、消納［1-5］和運(yùn)行［6-8］面臨一系列問(wèn)題。加之遠(yuǎn)期電網(wǎng)負(fù)荷、電量增長(zhǎng)放緩，電源與電網(wǎng)負(fù)荷、電量發(fā)展不協(xié)調(diào)的問(wèn)題更加突出。因此如何保證遠(yuǎn)期規(guī)劃風(fēng)電項(xiàng)目的送出，解決棄風(fēng)問(wèn)題，是新能源發(fā)展面臨的重要難題。

本文基于電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀、地區(qū)負(fù)荷及電力平衡情況，針對(duì)塔城電網(wǎng)電源規(guī)劃，提出塔城風(fēng)電送出方案，并對(duì)送出方案進(jìn)行網(wǎng)架校驗(yàn)，分析塔城電網(wǎng)消納情況并對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分析。

1 塔城電網(wǎng)發(fā)展情況及影響送出方案的主要因素

1.1塔城電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

塔城電網(wǎng)2015年已形成以塔額盆地為核心，東到克拉瑪依，西至塔城巴克圖口岸，北到和豐縣境內(nèi)，南至托里縣境內(nèi)，以220 kV、110 kV、35 kV電壓等級(jí)為主體的輸電網(wǎng)絡(luò)。塔城電網(wǎng)2015年全網(wǎng)裝機(jī)容量1 288.205MW，同比增長(zhǎng)5.70%。其中火電裝機(jī)600MW；風(fēng)電裝機(jī)594MW；水電裝機(jī)14.205 MW，光伏裝機(jī)80 MW。2015年塔城220 kV電網(wǎng)現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 2015年塔城電網(wǎng)接線(xiàn)

由圖1可以看出，塔城電網(wǎng)主要依托鐵廠(chǎng)溝變電站-克拉瑪依變電站、鐵廠(chǎng)溝變電站-百口泉變電站及和豐變電站-百口泉變電站的線(xiàn)路與新疆主網(wǎng)聯(lián)系。

1.2塔城地區(qū)風(fēng)電開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

塔城地區(qū)風(fēng)電主要集中在瑪依塔斯風(fēng)區(qū)及老風(fēng)口風(fēng)區(qū)，下面主要介紹兩個(gè)風(fēng)區(qū)風(fēng)電規(guī)劃情況。

1.2.1 塔城瑪依塔斯風(fēng)區(qū)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

考慮瑪依塔斯風(fēng)區(qū)風(fēng)電主要依靠安泰匯集站送出，目前安泰變電站已經(jīng)建成，主變壓器容量為（2×180）MVA，計(jì)劃于“十三五”期間建成3號(hào)主變壓器，容量為240MVA。

圖2瑪依塔斯風(fēng)區(qū)規(guī)劃

如圖2所示，瑪依塔斯風(fēng)區(qū)目前裝機(jī)容量為495MW（中廣核一、二期、中電投一期、二期、中電投二場(chǎng)、天潤(rùn)一、二期以及國(guó)電一、二期），已核準(zhǔn)風(fēng)電項(xiàng)目99MW（天潤(rùn)三期、國(guó)電三期），規(guī)劃風(fēng)電項(xiàng)目148.5MW（國(guó)電四期、中電投三期、中廣核三期），遠(yuǎn)期總?cè)萘窟_(dá)到742.5 MW。其中有148.5 MW風(fēng)電項(xiàng)目通過(guò)110 kV升壓站接入塔城電網(wǎng)，其余裝機(jī)容量均接入安泰匯集站（594MW），根據(jù)安泰變電站主變壓器規(guī)劃情況，安泰變電站可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)期瑪依塔斯風(fēng)區(qū)風(fēng)電送出需要。

1.2.2塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及規(guī)劃

如圖3所示，老風(fēng)口風(fēng)區(qū)目前風(fēng)電裝機(jī)容量為99MW（其中新能老風(fēng)口一期項(xiàng)目新建1座110 kV升壓站，升壓站以1回110 kV線(xiàn)路開(kāi)口裕民變電站-冬古列克變電站的110 kV線(xiàn)路接入電網(wǎng)；龍?jiān)蠢巷L(fēng)口一期項(xiàng)目新建1座110 kV升壓站，升壓站以1回110 kV線(xiàn)路接入冬古列克變電站）。

圖3老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電規(guī)劃

根據(jù)圖3所示，已投運(yùn)風(fēng)電項(xiàng)目99MW（新能發(fā)展老風(fēng)口一期、龍?jiān)匆黄冢?，近期?guī)劃及取得自治區(qū)發(fā)改委核準(zhǔn)項(xiàng)目99MW（龍?jiān)炊凇⒋筇评巷L(fēng)口一期），預(yù)計(jì)老風(fēng)口區(qū)域規(guī)劃開(kāi)發(fā)風(fēng)電總?cè)萘繉⑦_(dá)到500MW?？紤]老風(fēng)口風(fēng)區(qū)目前僅有1座冬古列克110 kV變電站，不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)期規(guī)劃風(fēng)電項(xiàng)目的接入，且受110 kV電網(wǎng)送出線(xiàn)路輸送容量的限制，因此，為滿(mǎn)足老風(fēng)口風(fēng)區(qū)規(guī)劃風(fēng)電項(xiàng)目的送出，本期需新建1座220 kV老風(fēng)口匯集站，主變?nèi)萘堪凑眨?×180）MVA規(guī)劃，滿(mǎn)足規(guī)劃的500MW風(fēng)電項(xiàng)目接入需求。

1.3塔城電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展

根據(jù)塔城電網(wǎng)2015年實(shí)際最大負(fù)荷數(shù)據(jù)，參照地區(qū)電力規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果［9-10］，“十三五”期間負(fù)荷年均增長(zhǎng)率按照13.7%考慮，對(duì)塔城電網(wǎng)做出負(fù)荷預(yù)測(cè)，其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 塔城電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)

到“十三五”末期塔城電網(wǎng)最大負(fù)荷為1.2GW。

1.4塔城地區(qū)電力平衡

影響塔城風(fēng)電送出以及電源消納的主要因素為電源規(guī)劃及負(fù)荷發(fā)展。考慮電源實(shí)際出力情況并結(jié)合上述2種因素，預(yù)測(cè)“十三五”期間塔城地區(qū)電力盈虧結(jié)果如表2所示。

表2塔城電網(wǎng)電力盈虧

根據(jù)電力平衡結(jié)果來(lái)看，塔城電網(wǎng)一直屬于送端電網(wǎng)，到“十三五”末期，塔城電網(wǎng)最大電力盈余為1 670MW，主要是由于后期大規(guī)模新能源項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)，加上塔城電網(wǎng)冬季負(fù)荷小，風(fēng)電大發(fā)，因此塔城電網(wǎng)最大電力盈余出現(xiàn)在冬季。

2 塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)送出方案提出依據(jù)及目標(biāo)

為提高塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)送出能力，本文送出方案的提出主要依據(jù)以下原則：

（1）老風(fēng)口風(fēng)區(qū)接入后提高風(fēng)電的送出能力，緩解棄風(fēng)現(xiàn)象。

（2）根據(jù)本文中提出的老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電規(guī)劃規(guī)模，本期以220 kV電壓等級(jí)接入，提高輸送能力［11］。

（3）老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電接入后電壓應(yīng)滿(mǎn)足其并網(wǎng)點(diǎn)的電壓在其額定電壓的-10%～10%的要求。

（4）風(fēng)電接入電網(wǎng)后需滿(mǎn)足國(guó)家公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。

3 塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電送出方案

3.1塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)送出方案設(shè)想

結(jié)合塔城電網(wǎng)近、遠(yuǎn)期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，根據(jù)塔城老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)劃，以220 kV額敏變電站、擬建的220 kV塔城變電站以及220 kV鐵廠(chǎng)溝變電站為接入點(diǎn)，提出風(fēng)電送出方案［12］。

3.1.1 方案1（推薦方案）

新建老風(fēng)口匯集站-220 kV額敏變電站的單回220 kV線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)截面采用LGJ-2×400導(dǎo)線(xiàn)，單回線(xiàn)長(zhǎng)約65 km。

圖4方案1接線(xiàn)

3.1.2 方案2

新建老風(fēng)口匯集站-220 kV塔城變電站的單回220 kV線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)截面采用LGJ-2×400導(dǎo)線(xiàn)，單回線(xiàn)長(zhǎng)約90 km。

圖5方案2接線(xiàn)

3.1.3 方案3

新建老風(fēng)口匯集站-220 kV鐵廠(chǎng)溝變電站的單回220 kV線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)截面采用LGJ-2×400導(dǎo)線(xiàn)，單回線(xiàn)長(zhǎng)約75 km。

圖6方案3接線(xiàn)

3.2送出方案對(duì)比分析

3.2.1 電網(wǎng)潮流方面

計(jì)算條件：①基于塔城電網(wǎng)冬大情況下潮流分布（風(fēng)電出力按照60%考慮，扣除目前經(jīng)110 kV電壓等級(jí)接入的風(fēng)電項(xiàng)目）；②基于準(zhǔn)北750 kV變電站投運(yùn)后形成的網(wǎng)架；③電科院《電力系統(tǒng)分析綜合程序》6.28版。

根據(jù)電網(wǎng)潮流分析可得，3個(gè)方案潮流均分布合理，無(wú)過(guò)載線(xiàn)路。

方案1（見(jiàn)圖7）與方案2（見(jiàn)圖8）均可實(shí)現(xiàn)大部分風(fēng)電在額敏變電站與塔城變電站的消納，盈余電力均通過(guò)額敏變電站-安泰變電站斷面?zhèn)人屯陆骶W(wǎng)。方案3（見(jiàn)圖9）由于鐵廠(chǎng)溝變電站負(fù)荷較小，同時(shí)鐵廠(chǎng)溝變電站中壓側(cè)接有部分電源，因此老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電接入后無(wú)法實(shí)現(xiàn)大部分風(fēng)電的就地消納，盈余電力均通過(guò)塔城電網(wǎng)送出。方案3形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)塔城西部末端電網(wǎng)沒(méi)有起到電源支撐作用，造成塔城變電站電壓偏低。

圖7方案1潮流分布

圖8方案2潮流分布

圖9方案3潮流分布

3.2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面

3個(gè)方案均以輻射方式接入電網(wǎng)，方案1和方案3均接入塔城電網(wǎng)中間變電站，方案2接入末端塔城變電站，形成單回路串供模式，串供距離預(yù)計(jì)達(dá)到170 km，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不及方案2和方案3。

3.2.3經(jīng)濟(jì)方面

方案1：需新建65 km線(xiàn)路同時(shí)需擴(kuò)建1個(gè)220 kV間隔，預(yù)計(jì)投資5 175萬(wàn)元。

方案2：需新建90 km線(xiàn)路同時(shí)需擴(kuò)建1個(gè)220 kV間隔，預(yù)計(jì)投資7 050萬(wàn)元。

方案3：需新建75 km線(xiàn)路同時(shí)需擴(kuò)建1個(gè)220 kV間隔，預(yù)計(jì)投資5 925萬(wàn)元。

從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，方案一投資最省，較方案二和方案三省出1 875萬(wàn)元和750萬(wàn)元。

3.2.4 最終推薦方案

結(jié)合潮流及經(jīng)濟(jì)方面分析，方案3由于消納情況不佳（比方案1少60MW）且對(duì)塔城末端電網(wǎng)沒(méi)有起到電源支撐作用（末端塔城變電站電壓為230 kV,額敏變電站電壓為232 kV），本期不予考慮。

方案1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)呈輻射式網(wǎng)架，比方案2的串接供電網(wǎng)架（串供距離長(zhǎng)約170 km）減少了網(wǎng)損，且方案1的投資比方案2少。因此本期推薦方案1。即新建老風(fēng)口匯集站-220 kV額敏變電站的單回220 kV線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)截面采用LGJ-2×400導(dǎo)線(xiàn)，單回線(xiàn)長(zhǎng)約65 km。

3.3推薦方案電能質(zhì)量分析

風(fēng)電接入電網(wǎng)后對(duì)電能質(zhì)量［13-15］的影響主要體現(xiàn)在電壓和諧波2方面，根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果，推薦方案1接入電網(wǎng)后周邊主要母線(xiàn)電壓的偏差影響均在其額定電壓的-10%～10%的范圍內(nèi)。

根據(jù)文獻(xiàn)［14］的要求，老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電向塔城電網(wǎng)注入的諧波電流如表3所示。

表3諧波電流對(duì)比

4 效果評(píng)價(jià)

（1）本期老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目通過(guò)220 kV電壓等級(jí)接入額敏變電站后，可以實(shí)現(xiàn)老風(fēng)口風(fēng)區(qū)的送出，同時(shí)在額敏變電站及塔城變電站分別消納120 MW風(fēng)電，因此較110 kV電壓等級(jí)接入來(lái)講提高了輸送能力。

（2）截止到2015年10月塔城地區(qū)風(fēng)電棄風(fēng)率為39.8%，預(yù)計(jì)“十三五”末期在電網(wǎng)大負(fù)荷情況下老風(fēng)口風(fēng)區(qū)風(fēng)電在額敏變電站及塔城變電站就地消納后盈余電力可通過(guò)額敏變電站-安泰變電站斷面送出，最大棄風(fēng)率降低至22.31%。

（3）本期老風(fēng)口風(fēng)區(qū)送出方案接入電網(wǎng)后，電能質(zhì)量均滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電壓偏差在-10%～10%的范圍內(nèi)，諧波電流滿(mǎn)足電網(wǎng)諧波電流允許值的規(guī)定。

5 結(jié)論

（1）合理規(guī)劃電源送出，是有效解決風(fēng)電送出，緩解棄風(fēng)現(xiàn)象的重要途徑。

（2）本期風(fēng)電項(xiàng)目送出方案的提出，對(duì)末端電網(wǎng)提供了可靠的電源支撐，改善了末端電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，減少調(diào)度運(yùn)行難度。

（3）本期風(fēng)電通過(guò)220 kV的送出，為風(fēng)電項(xiàng)目提供接入點(diǎn)，同時(shí)解決了110 kV電網(wǎng)輸送能力不足的問(wèn)題。

［1］ 王藝博，蔡國(guó)偉，鄭存龍等.考慮合理?xiàng)夛L(fēng)的風(fēng)電消納方法研究[J].電測(cè)與儀表，2016，53（11）：45-50.

［2］ 崔慧軍，賈文昭，楊彬.風(fēng)電消納能力相關(guān)因素與機(jī)理分析[J].華北電力技術(shù)，2015（2）：34-39.

［3］ 趙雷雷，郝文波.區(qū)域電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電消納適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究[J].黑龍江電力，2015，37（2）：123-125.

［4］ 李鵬波，羅榮鈞，牟春曉等.基于機(jī)組組合的風(fēng)電消納能力研究[J].電工電能新技術(shù)，2015，34（8）：25-30.

［5］ 牛東曉，李建鋒，魏林君等.跨區(qū)電網(wǎng)中風(fēng)電消納影響因素分析及綜合評(píng)估方法研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，40（2）：1087-1093.

［6］ 王秀麗，李駿，黃鑌等.促進(jìn)風(fēng)電消納的區(qū)省兩級(jí)電力系統(tǒng)調(diào)度模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（7）：1833-1838.

［7］ 朱濤.常規(guī)機(jī)組協(xié)同風(fēng)電消納的有功調(diào)度研究[J].云南電力技術(shù)，2016，44（1）：22-25.

［8］ 辛?xí)詣?，王彪，李昕?考慮風(fēng)電消納能力的含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度研究[J].可再生能源，2016，34（1）：49-55.

［9］ 康重慶，夏清，劉梅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［10］紀(jì)雯.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1995.

［11］Q/GDW 392—2009，風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定［S］.

［12］譚永才.電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

［13］馬振.電能質(zhì)量若干新問(wèn)題的成因及影響分析[J].河北電力技術(shù)，2015，34（4）：22-25.

［14］GB/T 14549—1993，電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波［S］.

［15］GB/T 12325—2008，電能質(zhì)量供電電壓偏差［S］.

Research on thew ind power transm ission scheme in Tacheng,Xinjiang

CUILiyun,HUA Rongqin,GUANWenting
(China Energy Engineering Group Xinjiang Electric Power Design Institute Co.,Ltd.,UrumqiXinjiang 830000,China)

Aiming at the problem of abandoning wind power in Tacheng area,according to the regional load development and Tacheng wind power planning and combining with the condition of power grid network frame in Tacheng area,with lessening thewind power abandoned and improving the transmission capacity as the goals,using power system analysis software package(PSASP) calculates and analyzes the wind power consumption and use of Laofengkou zone.puts forward the wind consumption and use schemes.The application resultshows that this scheme effectively solve the problem of wind power consumption and use in Laofengkou zone,and provide power support for the terminalof Tacheng power grid at the same time,and the power quality satisfie the relevantprovisions.

load;new energy;transmission scheme;consumption and use

TM715

A

1672-3643（2017）02-0028-06

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006

2017-01-06

崔力云（1969），男，工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃工作。

有效訪(fǎng)問(wèn)地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.006