酒泉风电基地的发展及运行控制

酒泉风电基地的发展及运行控制甘肃省电力公司风电技术中心2010年12月主要内容一、引言二、酒泉风电基地发展三、酒泉风电基地运行情况四、有关问题五、结束语全局问题：气候变化和能源短缺。甘肃问题：是国家老工业基地之一，是我国石化工业的摇篮，也是重要的有色冶金工业基地，曾在全国生产力布局中有着十分重要的战略地位。工业以重工业为主，单位GDP能源消费高。玉门油田——现在面临资源枯竭。必须要进行变革，寻找新的增长点——新能源！一、引言甘肃省风能、太阳能资源丰富。酒泉风电基地是我国第一个正式开工建设的千万千瓦级风电基地。目前制约甘肃风电等新能源发展的主要矛盾是电网薄弱，输送能力有限。二、酒泉风电基地发展2020年我国风电总装机容量将达1.5亿千瓦，是2007年发布的《可再生能源中长期发展规划》目标的5倍。根据规划，将在甘肃、新疆、河北、吉林、内蒙古、江苏六个省区打造7个千万千瓦级风电基地。2020(2015)年甘肃酒泉千万千瓦级风电基地建设规划装机容量为2191(1271)万千瓦；新疆哈密规划1080(480)万千瓦；内蒙古规划建设5000多万千瓦，其中蒙西2081(1326)万千瓦，蒙东3830(1795)万千瓦；河北规划在沿海和北部地区共建设1643(1078)万千瓦；江苏规划建设1000(580)万千瓦，包括近海700万千瓦；吉林西部地区，主要在松源和白城等市，规划到2020年达到2132(1012)万千瓦。外加山东1243(717)万千瓦。单位：瓦/平方米酒泉区域素称“世界风库”甘肃风能资源分布图甘肃省太阳能资源分布图单位：兆焦/平方米甘肃酒泉敦煌区域是“大漠光电工程”理想区域四个风电标杆电价的地区分布甘肃酒泉千万千瓦级风电基地各规划风电场地理位置图图3-1玉门风电场地理位置图图3-2瓜州风电场地理位置图风电接入系统输电方案示意图示至白银永登安西至西宁酒泉金昌至哈密279372194吊装容量为实际完成吊装：约4000MW建设容量是指“已并网或风电场配套送出工程建成的吊装容量”：约2000MW运营容量是指“经调试后已并网发电的风电机组容量”：1200MW现在正在进行调试、验收，计划2011年2月底运营容量（累计）：5160MW电网建设及规划情况输送能力问题330kV，全线串联7座变电所，输电线路全长约1000公里无法满足酒泉风电基地的送出需求输送能力问题—2010年11月3日建成750kV输电线路，与西北750kV主网相连基本满足516万千瓦风电送出情况输送能力问题—待建±800kV特高压直流输电技术，酒泉——三华（湖南株洲）力争2012年建成，确保2013年建成秦安宁夏固原嘉峪关张掖山丹金昌天水成县秦安眉岘西峰宁夏固原平凉电厂宁夏宁安花园阿兰陕西雍城陕西桃曲宁夏中宁凉州黑河洛大九甸峡蓝色为已有项目红色为当年投产项目兰州西永登古浪新庄炳灵临洮刘家峡陇西和平定西银城东台石城靖远电厂平凉电厂天水宁安宁夏中宁官厅花园阿兰兰州东刘家峡炳灵九甸峡岷县瓜州双湾多合多合兰州桃树村天水永登白银平川武都西和兰州北良平社棠皋兰银东西固永昌玉门镇酒泉苗家坝官厅平凉银川东固原官厅银川东金昌哈密柳园天水秦安宝鸡景泰岷县高台乾县西宁凉州西宁海石湾兰州南权家门连城东大滩750、330千伏变电站330千伏线路750千伏线路图例法放安西2010年甘肃电网示意图酒泉风电外送规划黄河黄拉萨永登安西西宁官亭临洮金昌格尔木乌兰哈密哈密开关站敦煌日月山酒泉张掖开关站马鬃山白银220哈密二厂羊曲茨哈峡拉西瓦玛尔挡宁木特大南湖310380194马鬃山330玉门1603030嘉酒煤电基地嘉酒直流外送279280酒泉风电外送规划(2015年)2020年规划主网架三、酒泉风电基地运行情况2010年1－6月，甘肃电网新投风电场4座（达到13座），分别为国投北大桥东、天润柳园、龙源北大桥一和龙源北大桥三，新增风电装机容量249MW，达到1146.1MW，上半年13座风电场完成发电量97261万kWh，同比增加73％，其中酒泉11场86686万kWh，同比增加55％，白银2场10575万kWh,同比增加44％。瓜州地区６月份主导风向为北东风，风向频率19.5％，其次是南东风，频率为15.8%；月平均风速7.66m/s，与上月持平；平均有效风速569h，同比多13h；最大、极大风速为29.5、32.6m/s，分别在6月25日、14日出现在中电安西和国投北大桥东风电场。05101520北北东东北东东南南东南南西西南西西北北西风向频率（％）平均风速最大风速玉门地区主导风向为东南风和南风，风向频率均为8.1％，其次是西风，频率为5.5％；风电场月平均风速6.72m/s，同比小0.47m/s；月平均有效风速603h，同比多46h。最大、极大风速为23.5、29.8m/s，在6月4日出现在中节能昌马风电场。051015202530北东北北东北东北东东东南东东南东南南南西南南西南西南西西西北西西北西北北风向频率（％）平均风速最大风速6月份13座风电场完成发电量16343万kWh，同比增加63.5％，其中酒泉11场14397万kWh，白银2场1946万kWh。全网风电出力主要集中在5-35％装机容量区间，出现时间频率为61.4％，其次是35-65％装机容量区间，出现时间频率18.5％，0-5％是20.1％，65-95％是0％。酒泉风电场(5160MW)出力特性酒泉风电基地“十一五”实际出力表327.1301.7279.6259.7236.7208.5175.6146.5120.9100.6826955.543.63324.316.89.73.60501001502002503003504005101520253035404550556065707580859095100频率（%）实际出力（万kw）实际出力（万kw)全网月平均风电日最大出力占装机容量比为0.33，河西0.26，白银0.54，其中瓜州和玉门分别为0.30、0.35。全网风电1min、3min、5min和10min月平均负荷爬坡速率分别为：58、80、101、189MW，下降速率分别为：78、111、338、473MW，1min、5min、15min出力最大变化幅度为：78、171、415MW，河西风电由于所占比重大，负荷升降速率接近全网速率。风电场月平均发电负荷率24.1％，同比减少1.7个百分点；平均发电利用小时数157h，同比增加10h；机组平均可利用率96.9％，同比降低1.1个百分点。05101520253035404550-50-40-30-20-1001020304050风电场输出功率变化(%)概率(%)六月风电场统计全月弃风电量5905万kWh，同比增加237％。其中场外4214万kWh，同比增加215％，场内1691万kWh，同比增加307％。6月份风电场月度负荷预测误差、电量预测准确率分别为34％、79％。风电场项目瓜州玉门白银中电安西大梁向阳国投北大桥东天润柳园大唐三十里井子中节能昌马洁源兴泉捡财塘最大出力(MW)125878750308985145934542最大出力占装机容量比(%)848688100619086728410093发电负荷率(%)2226242514282019184724机组可利用率(%)100971009897969989989894负荷预测误差(%)6827213429752832171530电量预测准确率(%)6887768475857184866099六月电网峰谷差率17％，风电反调峰率0.45，有效发电时间(风电场向电网注入有功时间）716h。6月26日19:17甘肃电网风电总出力达到568MW，占当时风电总装机容量的50％。本月风电占日发电负荷的最大、最小比例分别为6.6％(出现在6月30日22:25，风电529MW，发电负荷8043MW)、0%(出现在6月29日23:20，风电0MW，发电负荷8012MW)，占用电负荷的最大、最小比例分别为7.0％(出现在6月29日22:20,风电564MW，用电负荷8096MW)、0%(出现在6月29日22:20，风电0MW，用电负荷8336MW)。Time(hourofday)04812162024SystemLoad(MW)secondstominutesRegulationtensofminutestohoursLoadFollowingdayScheduling风电出力曲线特点由于存在地理分散效应，各地风况各不相同，因此八个风电场出力加总的结果是总出力曲线更加平滑。2009年全网风电出力主要集中在2-35％装机容量区间，出现时间频率为71％，35-65％装机容量区间出现时间频率为21％，65%以上装机容量出现时间频率分别为1.0％。020406080100频率（%)0%26323013635%493847617165%202718242195%54521100%00000玉门瓜州白银河西全网时段电量比例0:00-6:005304244%6:00-12:002169918%12:00-18:002209519%18:00-24:002209519%日发电量在0:00-6:00所占比例达到44％2010年1－6月，甘肃电网新投国投敦煌和中广核敦煌两座光伏电站，并网容量达到13MW，完成光伏发电量246.4万kWh，同比增加1123％。-500050010001500200025006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:00时间出力(kw)5月8日国投敦煌2MW光伏电站与洁源向阳49.5MW风电场出力对比050010001500200025007:009:2411:4814:1216:3619:0021:24时间出力(kw)1、保证容量：把负荷高峰时段的风电出力从小到大排序，在某一保证率（如95%）下风电的最小出力。主要用于衡量在进行电力平衡分析时风电可为系统提供的容量。酒泉：小于2.0%，电力平衡时发挥的作用基本可以忽略。2、有效出力：把负荷低谷时段的风电出力从小到大排序，在某一保证率（如95%）下风电的最大出力。主要用于衡量在负荷低谷时段风电大发时对系统调峰容量的需求。酒泉：大于60.0%，有效出力高，增加了系统调峰的难度。020406080100120012345678910111213141516171819202122232425风速(m/s)累积概率（％）风电功率预测系统2009年底，风电功率短期预测系统正式上线。误差20%左右，受天气预报、限电、风机故障数据样本的影响。风电功率预测系统功能规范（试行）国家电网公司调度通信中心前言1、范围2、术语和定义3、数据准备4、数据采集与处理5、风电功率预测6、统计分析7、界面要求8、安全防护要求9、系统输出接口10、性能要求附录A误差计算方法风电功率预测WindPowerForecasting以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率；预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。短期风电功率预测ShortTermWindPowerForecasting未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。超短期风电功率预测Ultra-shortTermWindPowerForecasting0h~4h的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。性能要求电网调度机构的风电功率预测系统应至少可扩容至200个风电场。风电功率预测应不受风电场机组检修和扩建限制，即风电场任何运行状态皆可进行功率预测。风电功率预测模型计算时间应小于5min。单个风电场短期预测月均方根误差应小于20%。超短期预测第4h预测值月均方根误差应小于15%。均方根误差（RMSE）平均绝对误差（MAE）相关性系数（r）