分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃方法策略分析

許崇偉

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)新能源開發(fā)有限公司，天津300450）

1 分散式風(fēng)電的特點(diǎn)

1.1 分散式風(fēng)電

風(fēng)電是風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)稱，具體是指將風(fēng)能轉(zhuǎn)換電能。分散式與集中式相對(duì)應(yīng)，是一種比較常用的模式，其優(yōu)勢(shì)在于成本低、占地少、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等[1]。分散式風(fēng)電機(jī)組通常布設(shè)在負(fù)荷的周圍，這樣做的主要目的是確保機(jī)組不進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大規(guī)模的電力輸送，由分散式風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電能中有一少部分直接供給電力用戶，其余的部分則全部并入大電網(wǎng)當(dāng)中。

1.2 特點(diǎn)分析

1.2.1 分散式風(fēng)電的優(yōu)點(diǎn)

分散式風(fēng)電對(duì)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在絕大多數(shù)地形地貌中均可應(yīng)用，由此使得風(fēng)能的利用率得到顯著提升；由于分散式風(fēng)電的容量相對(duì)較小，從而使其占地面積也比較小，這在一定程度上節(jié)省了空間，減少了土地資源的占用；對(duì)于用電需求不足的地區(qū)，采用分散式風(fēng)電，不需要改造電網(wǎng)，工程造價(jià)低，有利于輸電需求成本的降低[2]。

1.2.2 分散式風(fēng)電的缺點(diǎn)

在肯定分散式風(fēng)電優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其缺點(diǎn)也不容忽視，如分散式風(fēng)電接入電網(wǎng)容易引起電壓波動(dòng)，風(fēng)電機(jī)組與接入點(diǎn)之間的距離是波動(dòng)幅度的決定性因素；分散式風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，會(huì)造成諧波污染；若是分散式風(fēng)電在調(diào)峰較為困難的地區(qū)使用，會(huì)使調(diào)峰問題加重；分散式風(fēng)電并網(wǎng)后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置造成不利影響。

2 分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃方法策略

分散式風(fēng)電并網(wǎng)后會(huì)引起電壓波動(dòng)，與波動(dòng)幅度有關(guān)因素為風(fēng)電的接入位置和裝機(jī)容量，由此使得選址與定容成為分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃中的重要內(nèi)容[3]。以下從選址和定容兩個(gè)方面對(duì)分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行論述。

2.1 分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃中的選址策略

2.1.1 選址中需要考慮的因素

在分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃過程中進(jìn)行選址時(shí)，需要考慮的因素相對(duì)較多，具體如表1 所示。

表1 分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃選址中需重點(diǎn)考慮的因素

2.1.2 選址要點(diǎn)

在進(jìn)行分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃選址時(shí)，可將距離市區(qū)或是農(nóng)田邊界附近作為首選位置，然后與土地規(guī)劃部門取得聯(lián)系，根據(jù)測(cè)繪地圖上標(biāo)注的土地性質(zhì)，借助三維地圖輔助工具，在標(biāo)注的區(qū)域內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的機(jī)位進(jìn)行初步確定；隨后工作人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)地考察，利用定位裝置，對(duì)機(jī)位之間的距離以及機(jī)位與附近建筑物之間的距離進(jìn)行復(fù)核；在對(duì)分散式風(fēng)電機(jī)組的機(jī)位進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保所選的機(jī)位處于建設(shè)用地的范圍以內(nèi)，并盡可能避開如下區(qū)域：多水沼澤、基本農(nóng)田、礦區(qū)、風(fēng)景區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、林區(qū)、軍事區(qū)等。需要特別注意的是，不得跨河在河流兩側(cè)進(jìn)行選址，更不可以將機(jī)位設(shè)置在背風(fēng)口。

2.2 分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃中的定容方法

2.2.1 定容方法

當(dāng)分散式風(fēng)電機(jī)組的建設(shè)位置選好之后，便需要對(duì)機(jī)組的裝機(jī)容量進(jìn)行確定，這是并網(wǎng)規(guī)劃的重中之重，必須予以高度重視。如果裝機(jī)容量不合理，則會(huì)在并網(wǎng)后，對(duì)電網(wǎng)造成不利影響。在對(duì)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量進(jìn)行確定的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，及其負(fù)荷性質(zhì)等因素加以充分考慮，同時(shí)還要分析風(fēng)電的出力特性。目前，可用于確定分散式風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的方法相對(duì)較多，其中具有典型性和代表性的方法包括混合模型法、負(fù)荷分類法以及模擬法。下面分別對(duì)這幾種方法進(jìn)行分析。

①混合模型法。該定容方法的核心是統(tǒng)計(jì)分析模型，主要由以下兩個(gè)部分組成，一部分是固定效應(yīng)，另一部分是不包含隨機(jī)誤差的隨機(jī)效應(yīng)。據(jù)此，可構(gòu)建包含電網(wǎng)負(fù)荷及風(fēng)電出力在內(nèi)的模型，并利用統(tǒng)計(jì)分析的方法，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入模型當(dāng)中，從而確定出風(fēng)電機(jī)組的最佳裝機(jī)容量。該方法中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)為電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)及測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。通過該方法能夠在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)找到最優(yōu)的匹配系數(shù)，這個(gè)系數(shù)與變電站的平均負(fù)荷變化有關(guān)，與最優(yōu)匹配系數(shù)相對(duì)應(yīng)的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量就是變電站可接納的分散式風(fēng)電最大裝機(jī)容量。

②負(fù)荷分類法。該方法的基本原理如下：當(dāng)電網(wǎng)中的主要負(fù)荷為Ⅰ類負(fù)荷時(shí)，可將分散式風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量確定為電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行的最大負(fù)荷。這是因?yàn)樵冖耦愗?fù)荷的前提下，為確保電網(wǎng)的供電可靠性，需要為此類負(fù)荷配置一主一備兩個(gè)電源進(jìn)行供電，如果主電源出現(xiàn)故障，則備用電源會(huì)快速投入，從而保證為負(fù)荷進(jìn)行持續(xù)供電；當(dāng)電網(wǎng)中的主要負(fù)荷為Ⅱ類負(fù)荷時(shí)，可將分散式風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量確定為電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行最大負(fù)荷的60%～70%，這是因?yàn)橄胍ＷCⅡ類負(fù)荷的供電可靠性，需要配置雙回路電源為此類負(fù)荷進(jìn)行供電，即便其中一個(gè)電源失效，另外的電源仍然能夠?yàn)榇蟛糠症蝾愗?fù)荷進(jìn)行供電。

③模擬法。該方法是通過風(fēng)資源評(píng)估分析軟件，如WASP等，對(duì)分散式風(fēng)電的出力特性進(jìn)行模擬，并與電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行匹配，再將風(fēng)電機(jī)組的平均日出力和月出力特性與電網(wǎng)運(yùn)行的負(fù)荷曲線進(jìn)行擬合，據(jù)此對(duì)裝機(jī)容量進(jìn)行確定。運(yùn)用模擬法對(duì)分散式風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量進(jìn)行確定的過程中，可將相關(guān)的數(shù)據(jù)代入下式：P分散=aP平均/A （1）

式（1）中的P分散代表分散式風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量；a 表示系數(shù)；P平均表示變電站年均負(fù)荷；A 表示風(fēng)電場(chǎng)的綜合折減系數(shù)，取值為0.25～0.35。

在上述三種定容方法中，模擬法的準(zhǔn)確性最高，因此，在實(shí)際項(xiàng)目中，可運(yùn)用模擬法對(duì)分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃的裝機(jī)容量進(jìn)行確定。

2.2.2 實(shí)例分析

通過對(duì)某地區(qū)的配電網(wǎng)變電站全年負(fù)荷數(shù)據(jù)及該變電站周邊一年的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，由相關(guān)數(shù)據(jù)可知，該變電站全年的最大和最小負(fù)荷分別為110MW 和18MW，年平均負(fù)荷為51MW；風(fēng)電的最大和最小出力分別為34.15MW 和0，年均出力為13MW。隨后從收集到的數(shù)據(jù)中選取出各個(gè)季度典型日24h 的電網(wǎng)負(fù)荷曲線，與風(fēng)電場(chǎng)的年均出力曲線（如圖1 所示）進(jìn)行對(duì)比。

利用上文中的模擬法進(jìn)行計(jì)算，最終得出如下結(jié)果：該變電站可接納的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量為49.5MW，據(jù)此可對(duì)分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃中的機(jī)組裝機(jī)容量進(jìn)行確定。

3 結(jié)論

綜上所述，在分散式風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃過程中，需要重點(diǎn)考慮的方面有兩個(gè)，即選址和定容。選擇地址時(shí)，除了要明確相關(guān)的因素之外，還要掌握選址要點(diǎn)。在定容時(shí)，要保證所選的定容方法合理可行，從而使最終確定的裝機(jī)容量滿足并網(wǎng)要求。