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甘肃酒泉千万千瓦风电基地送出面临巨大的挑战甘肃省电力公司风电技术中心汪宁渤二〇〇九年五月二十日主要内容一、酒泉风电基地概况二、风电送出工程基本情况三、风电送出面临的巨大挑战一、酒泉风电基地概况•甘肃省是全国风能资源较丰富的省区之一。根据《甘肃省风电工程规划报告》和气象部门最新分析成果，全省在10米高度的风能资源总储量约为2.37亿千瓦，风能总储量居全国第五位,10米高度的风能资源技术可开发量在4000万千瓦左右，可开发利用的风能资源居全国第三位。分布趋势由西北向东南逐渐减少。风能资源丰富区为河西地区北部区域，年平均有效风功率密度在150瓦/平方米以上，有效风速时数在6000小时以上；可利用区为河西地区南部和省内其他北纬40°以上的高山区，年平均有效风功率密度在100瓦/平方米左右，有效风速时数在4500小时左右。其中河西地区酒泉市瓜州县被誉为“世界风库”，玉门市、阿克塞县、金塔县和肃北县马鬃山镇等地区风能资源也十分丰富。且地域辽阔，具有气候条件好、场址面积大且不占耕地、交通运输方便等优势和特点，有着开发建设大型风电基地的良好条件，开发利用前景广阔。一、酒泉风电基地概况•河西走廊西北部区域是风能资源最为丰富的地区，约占全省面积的23%，年有效风能储量在800千瓦时/平方米以上，年平均有效风能密度在150瓦/平方米以上，有效风速时数在6000小时以上，可开发风电装机容量在4000万千瓦左右。与国内其他风能资源较丰富的地区相比，河西地区风能资源的开发有其独特的优势和特点，具有开发建设大型风电基地的良好条件，开发前景广阔。•充分利用河西地区丰富的风能资源，把酒泉地区建成全国重要的大型风电基地。酒泉地区是我国规划建设的第一座千万千瓦级风电基地。目前，酒泉风电基地一期380万千瓦已获国家核准，二期按国家要求正在开展500－800万千瓦规划及前期有关工作。到2010年，酒泉风电基地装机容量达到516万千瓦，到2015年达到1271万千瓦，到2020年达到2000万千瓦。一、酒泉风电基地概况•酒泉风电基地的优势•①气候条件好，有利于风力发电机组安全稳定运行。区域内风力冬春强、夏秋弱；风速年际、年内变化较小，主风向稳定，无台风等破坏性风速；境内干旱少雨，相对湿度较低，不含盐雾，冬季极限低温不超过-29℃，适合风力发电机组全年安全稳定运行。•②风电场厂址面积大，有利于风电场开发建设。区域内未利用土地面积大10万平方公里以上，风能资源丰富地区大都位于广阔平坦的沙漠、戈壁及未利用荒地上，地势平坦开阔，可利用面积大，不占耕地，没有移民安置等问题，土地成本低，适合风电连片开发建设。一、酒泉风电基地概况•③工程地质条件好，有利于降低风电项目建设成本。区域内地质构造基本稳定，最大冻土深度在2.0米左右；地基岩土层的物理力学性质较好，可满足风机基础的建设要求。•④交通运输便利，有利于风电设备运输。河西地区交通发达，铁路、高速公路贯穿河西走廊，大型风力发电机组可十分便利的由铁路转经公路直接运至风电场内。酒泉风电基地概况12001200720084007800162005400216003060052200755501277502105503383002603005986000100000200000300000400000500000600000装机容量（KW）19972001200220032004200620072008甘肃风电总装机增长情况统计图（1997-2008）新增容量（KW)风电总装机容量（KW）河西新能源基地风电项目建设进度表序号项目名称合计（万千瓦）2008年2010年2015年2020年万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦合计2021564607557501瓜州北大桥风电场550151453902瓜州干河口风电场180151653瓜州桥湾风电场60604瓜州柳园风电场10555瓜州西湖风电场3503506玉门三十里井子风电场11117玉门低窝铺风电场201558玉门昌马风电场80809玉门七墩滩风电场12012010玉门宽滩山风电场20020011玉门红柳泉风电场20020012肃北马鬃山风电场240240甘肃风电总装机增长及展望情况统计图（1997-2020）年份新增容量（万千瓦)风电总装机容量（万千瓦）19970.120.1220010.720.8420020.781.6220030.542.1620043.065.2220067.55512.775200721.05533.83200826.0359.862010456.1451620157551271202072920210.120.120.720.840.781.620.542.163.065.227.55512.77521.05533.8326.0359.86456.14516755127172920000200400600800100012001400160018002000装机容量（万千瓦）19972001200220032004200620072008201020152020甘肃风电总装机增长及展望情况统计图（1997-2020）新增容量（万千瓦)风电总装机容量（万千瓦）二、风电送出工程基本情况•科学合理的规划电网是满足风电送出需求的前提条件，国家电网公司及省公司高度重视甘肃的风电发展，为了适应酒泉千万千瓦级风电基地建设的要求，国网公司牵头组织完成了河西750/330千伏电网最大接纳风电能力、接入规划方案、输电规划、大规模风电适应性四大课题的研究，根据上述四大课题的研究成果，快速启动了电网规划的修订与调整工作，通过大幅度修订“十一五”及“十二五”电网规划方案，全面加快了甘肃750千伏电网的建设速度；提出了包括与新疆750千伏电网联网在内的适应酒泉风电发展的2010年电网规划方案，同时提出了与华东正负800千伏直流联网以适应风电送出的2015年输电框架规划。通过超前规划电网，为全省可再生能源发展提供强有力的技术支撑。二、风电送出工程基本情况•千方百计加快电网建设是缓解风电送出矛盾的关键，省公司全力以赴加快了风电送出工程的前期工作和电网建设，2008年已经开工建设了750千伏白银～永登送变电工程，力争2009年年底前建成投产。完成了酒泉千万千瓦级风电基地配套电网工程—750千伏永登～金昌～酒泉～瓜州输变电工程的前期工作，计划今年上半年全面开工建设，力争2010年年底前建成投产。同时加快了风电场升压站至公用变电所送出线路工程的前期工作和建设进度。通过全面提速电网建设，为全省可再生能源发展保驾护航。河西750千伏输变电工程是酒泉千万千瓦级风电基地一期项目（516万千瓦风电装机）的配套送出工程，是缓解酒泉风电基地送出矛盾的关键性工程。该工程建设规模主要包括新建安西、酒泉、金昌三座750千伏变电站，扩建永登750千伏变电站，合计新建变电容量840万千伏安；新建永登～金昌～酒泉～安西双回750千伏线路2×848公里。该工程估算总投资105.75亿元，其中变电投资56.1亿元、输电线路投资49.65亿元、无功补偿部分投资共24.14亿元。该工程是国内外750千伏电网建设规模和投资最大的项目，也是西北地区投资规模最大的电力建设项目。二、风电送出工程基本情况2010年甘肃河西750千伏工程示意图汇集风电345万千瓦汇集风电171万千瓦安西－酒泉酒泉－金昌金昌-永登线路长度kM279372196高抗配置MVar2×300，2×3004×210，4×210(50%可控)2×210，2×210高抗补偿度%77.2%82.2%77.6%串补配置补偿度%30.0%50.0%40.0%线路串补容量Mvar2×0，2×10762×1210，2×12102×0，2×1013图示：红色：750千伏蓝色：330千伏除瓜洲变，其它风电打捆接入的330千伏变电站低压侧均配置一定的SVC。风火打捆马鬃山：汇集风电400万千瓦玉门：汇集风电291万千瓦安西：汇集风电580万千瓦二、风电送出工程基本情况•酒泉风电基地动态无功补偿（SVC）装置•为了保证系统安全稳定运行，经系统计算，在750千伏侧使用串补和可控高抗的同时，8座汇集风电上网的330千伏枢纽站分别按照风电接入容量的15～18％在低压侧也配置了SVC装置，总容量约700MVar，就地调节电压和无功平衡。在风电汇集和为电铁供电的330千伏枢纽变电站低压侧安装SVC装置，可以有效抑制风电出力起伏和电铁冲击引起的母线电压波动，及时提供动态无功支撑并抑制谐波，提高系统暂态稳定性和稳态调压能力。•如此大规模集中采用串补、可控高抗、SVC等FACTS技术联合使用，在世界上也无先例。三、酒泉风电基地送出面临的挑战•酒泉千万千瓦级风电基地超大规模集中开发、超远距离输电的开发方式，突破了国际上小规模开发、分散式接入电网、就地平衡消纳的风电发展模式，全面改变了风电发展理念、创新了风电发展理论，可能面临着巨大的挑战。•输送能力问题：目前甘肃河西电网主网架电压等级为330千伏，输电线路全长约为1000公里，是国内输电距离最长、串联变电所最多的330千伏线路，河西电网西电东送的能力仅为70万千瓦左右，考虑张掖黑河等水电占用一部分电网送出能力，无法满足现有的50万千瓦左右的风电的送出需求。三、酒泉风电基地送出面临的挑战•根据酒泉陆上“三峡”风电基地的建设需要，建设河西750千伏电网的西电东送的能力仅为180万千瓦左右，无法满足已经核准的516万千瓦的风电的送出需要。为此省公司与国内有关研究院所合作开展了深入的研究，拟采取国内外最先进的750千伏串补技术，研制世界首创的750千伏可控高抗等多项最先进的技术措施，同时通过750千伏电网与新疆联网以提高系统稳定水平和输送能力，有望将河西750千伏电网西电东送的能力提高到318万千瓦。考虑到风电机组发电的同时率和就地消纳部分用电负荷，勉强能够满足94%以上概率条件下的516万千瓦风电送出,仍然有6-7%的时间风电大方式条件需要限发弃风。•2015年1271万千瓦装机容量的风电项目，依靠常规的交流电在目前技术水平下难以将电力电量送到甘肃主网，即使采用了全世界最先进的正负800千伏特高压直流输电技术，能否有效的解决2015年以后的风电送出问题仍然需要进一步研究。三、酒泉风电基地送出面临的挑战•调频调峰问题：发电、供电和用电必须同时完成的特点，决定了整个电力系统的总发电负荷必须随用电负荷的变化而变化，要求电力系统内必须有足够的发电机组承担随着用电负荷变化而变化的调整能力，即发电机组的调峰能力；由于风电具有“风”的间歇性、波动性、随机性的特点，决定了风电的发电负荷难以保持稳定，更不可能与用电负荷同步变化，必须有其他电源承担起适应风电发电负荷变化的调整能力；因此具有风电的电力系统除了要求满足正常负荷变化的调峰能力以外，还必须满足风电随机性的调峰能力。酒泉风电基地送出面临的挑战•截至2008年年底全省最大用电负荷仅有803万千瓦，甘肃电网统调装机容量为1503万千瓦，具备调峰能力的发电机组容量约为650万千瓦，其中火电机组450万千瓦、水电机组200万千瓦；水电机组丰水期调峰能力弱、枯水期调峰能力较强，火电机组供热期间调峰能力弱、非供热期间调峰能力较强，受到水电、火电机组运行方式以及检修等因素的影响，系统内最大可能的调峰容量约为400万千瓦；考虑事故备用、负荷备用等因素需要占用一部分调峰能力，另外电网结构的原因可能限制部分机组的调峰能力，全省所有机组的不同时期的总调峰能力约为250万千瓦；考虑到其中约100万千瓦的机组调峰能力需要用于用电负荷调峰，能够承担风电调峰的发电能力仅为约150万千瓦，根本无法满足2010年516万千瓦风电所需调峰能力的要求。酒泉风电基地送出面临的挑战•若考虑西北电网全部参与甘肃风电调峰，需要行政管理体制和经济补偿政策的配套。即使相关政策能够全部落实，除了五省区自身的风电调峰以外，能够为甘肃提供的调峰能力也十分有限。2015年以后千万千瓦的风电项目，在现有技术水平下西北电网的调峰能力已经无法满足要求，需要在更大范围或新的调峰技术才能解