風電發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　風能是一種無污染、可再生的綠色清潔能源，儲量十分豐富，是目前最具規(guī)模化開發(fā)潛力和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源。大規(guī)模開發(fā)利用風能，會有效減少化石能源的消耗，減少溫室氣體的排放，對保護環(huán)境和促進經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展具有重要作用。 2009年全球風電裝機總量增長31%，中國風電裝機容量連續(xù)5 年實現(xiàn)100%增長。截至2010 年6 月底，中國已建成并網(wǎng)風電裝機容量為2200.37萬千瓦，占全國發(fā)電裝機容量的2.46%左右。在部分地區(qū)，風電裝機容量比例更高。其中，東北電網(wǎng)2009年底風電機組裝機容量達754萬千瓦，占電網(wǎng)容量近10%;西北電網(wǎng)2011年底總裝機容量將達896萬千瓦，占全網(wǎng)總裝機容量的9.33%。

 

　　大規(guī)模風電并網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)

 

　　在享有風電所帶來的清潔能源的同時，隨著風電裝機容量的不斷提高，風電所固有的隨機性、間歇性也給電網(wǎng)的安全、可靠運行提出越來越大的挑戰(zhàn)，風電的大規(guī)模并網(wǎng)問題已經(jīng)成為制約風電進一步發(fā)展的瓶頸。

 

　　電網(wǎng)運行對電能質(zhì)量要求嚴格，其中為保證電網(wǎng)頻率偏移量在要求范圍內(nèi)，即保證發(fā)電側(cè)與負荷側(cè)平衡。傳統(tǒng)的發(fā)電計劃以發(fā)電機組出力的可靠性與可控性以及負荷的可預測性為基礎(chǔ)，制定和實施發(fā)電計劃。然而，風能受到風速與風向的變化的影響，本身具有不可控、不可調(diào)的特征，風電出力具有的這種隨機性和間歇性特征為電力系統(tǒng)的可靠運行帶來新的挑戰(zhàn)。

 

　　隨著風電并網(wǎng)規(guī)模的進一步擴大，如果電力系統(tǒng)的運行方式不做出相應地調(diào)整和優(yōu)化，電力系統(tǒng)的動態(tài)響應能力將不足以穩(wěn)定風電功率大幅度、高頻率的波動，其電能質(zhì)量和動態(tài)穩(wěn)定性將受到顯著影響，這些影響反過來會限制系統(tǒng)準入的風電功率水平。

 

　　傳統(tǒng)的解決方式

 

　　傳統(tǒng)上，解決大規(guī)模風電并網(wǎng)問題的方法主要有三種，即跨區(qū)調(diào)度、負荷管理和增大傳統(tǒng)機組備份容量。但上述三種方法從經(jīng)濟性和技術(shù)上都無法有效解決風電隨機性和間歇性對電網(wǎng)穩(wěn)定帶來的隱患。

 

　　跨區(qū)調(diào)度：通過對風電場的合理布局以及對跨電網(wǎng)的實時調(diào)度，利用風電場間和跨電網(wǎng)間的補償能力，吸納更多的風電容量，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行。但是，跨區(qū)調(diào)度也存在局限性，包括需要巨額的基礎(chǔ)建設(shè)投入、帶來大量的電能傳輸損耗、不能夠平衡或補償所有的風電波動等。

 

　　負荷管理：負荷管理可以通過對用戶側(cè)的有效管理，例如分時電價和限電等手段來維持電網(wǎng)發(fā)電側(cè)與用電側(cè)的平衡。但是，負荷管理本身的調(diào)度能力有限，同時負荷管理無法平衡風電出力快速上升帶來的電網(wǎng)波動問題。

 

　　增大傳統(tǒng)機組備用容量：配置更多的旋轉(zhuǎn)備用容量有助于解決風電隨機波動性的問題。但傳統(tǒng)機組備份容量的增加，會嚴重影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性，增加可靠性成本（同時增加CO2的排放，這與發(fā)展新能源的方向是背道而馳的）。此外傳統(tǒng)機組尤其是火電機組，由于其本身系統(tǒng)慣性較大，很難及時滿足風電出力快速波動的變化頻率。

 

　　睿能世紀的儲能系統(tǒng)解決方案

 

　　當風電功率可以預測并且有足夠的精度時，將風電功率作為負的負荷疊加到負荷預測的曲線上，就可以像傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)度方式一樣根據(jù)預測的負荷與風電出力安排常規(guī)機組的發(fā)電計劃，從而優(yōu)化發(fā)電機組的開機組合和經(jīng)濟調(diào)度，降低電網(wǎng)整體運行成本，并確保系統(tǒng)安全可靠性。

 

　　通過在風電場配置儲能系統(tǒng)，與風電出力預測相結(jié)合，利用儲能系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)能力，及時有效地平滑和補償風電出力波動，為大規(guī)模風電的可靠接入提供經(jīng)濟有效的解決途徑。

 

　　由于儲能系統(tǒng)在響應速度、調(diào)節(jié)精度上要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)火電機組，因此儲能系統(tǒng)可以有效保證風場出力的實時、精確調(diào)節(jié)。如果要滿足同等容量的風電并網(wǎng)調(diào)頻需求，需要配置的火電機組容量為風場額定容量的1.6~2倍，而對于配置了儲能的系統(tǒng)需要的功率容量則僅為風場額定裝機容量10%~20%。

 

　　儲能系統(tǒng)在風電并網(wǎng)調(diào)頻的應用主要分布式配置在風電場源端，不需要大規(guī)模的電網(wǎng)擴容和跨區(qū)調(diào)度，降低了基礎(chǔ)建設(shè)投入和電能傳輸損耗。

 

　　儲能系統(tǒng)與風電輸出預測相結(jié)合，可以大幅度減小儲能系統(tǒng)的配置容量，降低一次性投入。

 

　　另一方面，在該運行模式下，可顯著降低火電機組承擔的調(diào)頻任務量，降低火電機組的運行損耗。

 

　　儲能系統(tǒng)運行不會產(chǎn)生額外的CO2排放。