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我国大风电基地需高电压等级输电和直流输电

日期:2012-9-7

访中国电力科学研究院院长  郭剑波
核心提示:大规模、高集中是我国风电开发的主要特征,加快特高压跨区输电通道建设能够有效扩大风电消纳范围,显著提高电力系统消纳风电的能力,对于保障风电的规模化开发和利用至关重要。
记者:我国风电等可再生能源为何不能进行就地消纳,而一定要进行外送?
郭剑波:电能利用的根本问题在于不能大规模存储,必须实时生产实时消纳,电力系统中用以调峰的传统电源的调节能力、负荷水平及其特性对本地风电的就地消纳有着较大影响。因此,风电能否就地消纳需要根据不同地区的特点具体问题具体分析。就我国情况来看,风电、光伏发电主要集中在“三北”地区,这一地区电源结构单一,以火电为主,且供热机组比重大,燃油燃气及抽水蓄能等灵活调节电源不足2%,电源调峰能力十分有限,冬季供热期的调峰尤为困难。扩大风电、光伏电源的消纳范围有利于提高风电、光伏的利用效率,适应其规模开发的需要。
国外经验也表明,大规模可再生能源需要在更大范围内进行消纳平衡,与其他电源形式形成互补。因此,各国相继推出了扩大联网的计划,如欧洲的环地中海国家联网计划等。
当前,我国加快构建“三华”特高压同步电网,建设东北与华北直流背靠背扩建以及哈密、酒泉直流外送工程,将扩大“三北”地区风电消纳范围,从根本上实现风电规模化开发和有效利用。
记者:为何我国要建设特高压电网外送风电?采用其他电压等级,比如说500千伏行不行?
郭剑波:根据测算,1条特高压输电线路的输送容量是500千伏的4倍多,输送距离是500千伏的2倍。我国的大型风电等可再生能源基地大多距离东部负荷中心遥远,需要高电压等级输电和直流输电。
为充分消纳“三北”地区风电等可再生能源和应对电力系统规模的超常规发展,当前,国家电网公司已按照“建设大基地、融入大电网”发展思路,加强统一规划,加快调峰电源和特高压跨区输电通道建设,力求从根本上解决风电等可再生能源的消纳问题,保障电网的安全稳定运行。
记者:您刚才提到,特高压的建设目的之一是远距离输电,而直流输电系统也可实现远距离输电,还可以从容构建异步电网。采用直流输电技术实现远距离输电,在全国范围内构建多个异步电网互联是否可行?
郭剑波:如果全部依赖直流输电,以华东为例,未来如果新增电力需求全部通过直流送入,即使后续建设全部采用特高压直流,其直流回路数也将多达19回甚至更多,而且其中三分之二以上都挤在长三角有限的区域内,形成了行业内所说的“多馈入直流受端系统”,国际大电网委员会(CIGRE)的直流工作组(Working Group B4.41)对这种电网存在的风险在其《多馈入直流系统》(Systems with Multiple DC Infeed)中已经明确指出。实际分析也显示,一旦这种电网出现,其运行如履薄冰,一个故障就可以令全网崩溃。
从上世纪80年代起,中国电力科学研究院就进行了仿真计算研究,结果表明,当受端交流系统因故障电压下降时,直流换流站的无功设备出力将显著降低,从系统吸收无功功率将大幅增加,恶化系统电压稳定水平,从而引起馈入的多个直流系统同时换相失败,难以恢复,其后果就是全网崩溃,发生大面积停电。因此,电压稳定是多直流馈入系统面对的主要问题,而坚强的交流受端电网是多直流馈入系统正常运行的根本保障。
通俗来讲,直流电网和交流电网的相互关系,就如同输水管和蓄水池,蓄水池越大越强,可承受的输水能力也越强。因此,单纯依赖直流输电无法满足我国电网发展的需求,交、直流输电方式各有所长,本身没有排他性,而是互为补充。在电网规划和建设中应注意发挥各自优势,使两种输电方式能够各尽所能,相得益彰。
记者:目前,国家电网公司正在建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,坚强智能电网将如何帮助新能源接入?
郭剑波:智能电网的信息化是指以通信信息平台为支撑,信息流与电力流、业务流高度融合,实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用;自动化是指依靠先进的自动控制策略,全面提高电力系统的自动化水平;互动化是指电网与电源、用电设施和电力用户之间实现信息双向沟通,能够自适应交互调整。因此,智能电网能够最大程度接纳新能源,并使电力系统运行达到最佳状态。
在智能电网的电源接入环节,应用新能源发电环境下的厂网协调运行技术,风电和太阳能发电的分析仿真、功率预测和并网运行控制等先进技术以及研制大容量储能设备,可满足我国大范围电能安全优化调配的新能源接入需求。
在智能电网的输电环节,集成应用新材料、新工艺,采用柔性交流输电技术,提高线路输送能力和潮流控制的灵活性,可为新能源接入提供灵活调度和控制手段;在大电网广域量测基础上,构建与新能源大规模接入相适应的调度支撑平台,实现数据传输网络化、运行监视全景化、安全评估动态化、调度决策精细化、厂网协调最优化,将有效支撑新能源的大规模集中接入。
在智能电网的配用电环节,大力发展微电网关键技术及分布式发电/储能的协调控制技术,将构建适应多种能源大量并网和分布式管理的智能化网络系统;搭建配电网调控一体化智能技术支持系统,实现对配电网中大量分布式电源的灵活调控与优化运行,从而有效提高大量分布式新能源接入环境下配电网的可靠性与电能质量;通过高效互动的需求侧管理系统,实现智能电网与用户分布式发电之间实时交互响应,将指导用户侧分布式电源的科学发电,提高分布式新能源的利用效率;建设电动汽车智能充换电服务网络,充分发挥电动汽车的储能作用,可为配电网接纳分布式新能源提供支撑,并满足用户的多元化需求。(来源:国家电网报)

 

 

 
 

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