关于中国风电并网状况的分析

P1关于中国风电并网状况的分析中国电力科学研究院新能源研究所（风电并网研究和评价中心）王伟胜戴慧珠赵海翔刘纯迟永宁秦世耀2009.3.24中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP2目录1风能资源调查与评估2风电设备制造业的情况3风电场与“电网”*4风电发展的动力和激励政策5结束语*这里的“电网”是电力系统中除风电场以外电源、电力网络和负荷的总称。中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE3中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP31风能资源调查与评估中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE4中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP41、风能资源调查与评估（引自国家气象局有关报告）中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE5中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP5国家气象局在前三次中国风能资源调查与评价的基础上，又承担了发改委和财政部委托的全国风能资源详查工作（400个测风塔）。目前由风电开发商和地方政府在风能资源比较丰富的区域建设的测风塔超过1800座。每座风电场的前期工作中，发电量估算很重要，一般要有数量足够的测风塔数据，尤其对于复杂地形。经营期间内场地周边一定范围内的地貌不应有明显的改变。商用风资源方面的软件对风电机组数量的限制。1、风能资源调查与评估中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE6中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP62风电设备制造业中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE7中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP72风电设备制造业风电机组总装厂分布图中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE8中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP82008年新增中国内资与合资制造商的市场份额品牌(制造商)容量(kW)占当年内资与合资制造商比例占当年新增总装机比例华锐Sinovel140250029.80%22.45%金风Goldwind113175024.04%18.12%东汽DEC105300022.37%16.86%运达Windey2332504.96%3.73%上海电气Sewind1787503.80%2.86%明阳Mingyang1740003.70%2.79%航天-安迅能CASC-Acciona1500003.19%2.40%湘电XEMC1200002.55%1.92%新誉NewUnite735001.56%1.18%北重BEIZHONG600001.27%0.96%其他Others1301802.77%2.08%合计Total4706930100.00%75.35%（引自施鹏飞教授的报告）中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE9中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP92008年新增外资制造商的市场份额品牌(制造商)容量(kW)占当年外资制造商比例占当年新增总装机比例Vestas59970038.95%9.60%Gamesa50830033.02%8.14%GE1455009.45%2.33%Nordex1440009.35%2.31%Suzlon1285008.35%2.06%远景ENVISION135000.88%0.22%合计Total1539500100.00%24.65%（引自施鹏飞教授的报告）中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE10中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP103风电场与“电网”中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE11中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP113风电场与“电网”电力系统组成部分风电场“电网”其它电厂负荷电力网络中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE12中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP123风电场与“电网”装机容量快速增长世界风电装机中国风电装机19971998199920002001200220032004200520062007200802000400060008000100001200014000年份中国风电累计装机容量（MW）199719981999200020012002200320042005200620072008020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000年份世界风电累计装机容量（MW）中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE13中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP133风电场与“电网”实测的风电功率曲线和负荷曲线350040004500500055006000-200204060801001202008-04-012008-04-042008-04-052008-04-062008-04-022008-04-032008-04-012008-04-042008-04-052008-04-062008-04-022008-04-03功率（MW）时间功率（MW）时间风电功率曲线负荷曲线实测曲线中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE14中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP14发电类型火电和水电风力发电输出功率可调度间歇性——不能按计划发电，调度困难发电机种类同步发电机，一般发电厂包含数台或十几台机组采用多种发电机技术；变速风电机组采用电力电子控制技术；大型风电场包含数百台机组；暂态响应特性有电压支撑能力，需保持同步运行，易发生暂态稳定问题不同类型的风电机组在故障时的暂态响应特性不同运行特性取决于发电机组和励磁系统的特性风电机群的特性和协调全部风电机群运行的风电场综合控制系统3风电场与“电网”中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE15中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP15电压控制（无功调节能力）参与系统一次调频参与系统二次调频（自动发电控制AGC）常规电源运行要求3风电场与“电网”风电场运行要求参与电压控制（一定的无功调节能力）功率变化率要求低电压穿越能力中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE16中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP16越来越多的大容量风电场（≥100MW）接入220kV甚至是更高电压等级的输电网中。百万千瓦风电基地千万千瓦风电基地风电并网带来的问题小规模风电接入电能质量电压问题大规模风电接入电能质量电压问题稳定性问题调峰调频问题大规模风电接入对电网运行提出的挑战3风电场与“电网”中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE17中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP173风电场与“电网”电力系统调峰调频问题风电的输出功率是波动的分钟－－小时－－天－－月－－年；若风电场的日平均出力是100MW，可实际的功率变动范围是0～400MW。多个分散式的风电场分散的多个风电场总输出功率变化相对平缓2~40小时的风电功率可以进行预测用于安排发电计划及联络线交换功率预测有误差中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE18中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP1850100150200250123456789101112WindPowerOutput(MW)40004500500055006000Load(MW)WindPowerOutputLoadMonth50010001500200025003000123456789101115000200002500030000350004000012WindPowerOutput(MW)Load(MW)WindPowerOutputLoadMonth2008年宁夏2010年西北地区3风电场与“电网”西北风电功率平衡问题夏季水电多风电少，调峰压力小；冬春季风电多水电少，调峰压力大。为了平衡风电，电网发电计划要进行调整。中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE19中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP19若把风电看成负的负荷，风电功率和负荷合成的等效负荷的峰谷差加大，对电网调峰调频能力的要求更高。3风电场与“电网”0100020003000400050000:004:008:0012:0016:0020:00100001500020000250003000035000WindPowerLoadEquivalentLoadWindPowerOutput(MW)Load(MW)0100020003000400050000:004:008:0012:0016:0020:00150002000025000300003500040000Load(MW)WindPowerLoadEquivalentLoadWindPowerOutput(MW)Date：2010.02.14Date：2010.11.16日等效负荷变化中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE20中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP20风电加入后也有可能使等效负荷的峰谷差变小。0100020003000400050000:004:008:0012:0016:0020:00100001500020000250003000035000Date：2010.08.10Date：2010.05.01WindPowerOutput(MW)Load(MW)WindPowerLoadEquivalentLoadWindPowerLoadEquivalentLoad050010001500200025000:004:008:0012:0016:0020:00100001500020000250003000035000WindPowerOutput(MW)Load(MW)3风电场与“电网”中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE21中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP212010年西北地区风电注入增大了等效负荷峰谷差的概率为60%。风电注入降低了