從2009年起,內蒙古西部風電大規模上網,低谷調峰困難。在國家有關部門協調下,國家電網公司組織華北電網科學安排電網運行方式,并開展臨時交易,采取多種方法——
8月19日上午,華北電力調控分中心,工作忙碌如常。當天凌晨,根據申請,華北電網接納內蒙古電網風電33萬千瓦。眼下是“小風期”,風電發電負荷總體小于冬春季節,但調度壓力依然不小。
計劃處處長張濤說,與過去相比,風電的規?;尤虢o電網調度帶來了新的“季節性”特點:夏季峰谷差大,低谷時段調峰困難;到了冬季,風電出力大,可火電供熱機組多,調峰空間就壓縮了。
國家電網公司一直高度重視內蒙古地區風電消納。按照國家電網公司的要求,華北分部加強調度信息溝通,通過加大火電機組調峰力度、充分使用抽水蓄能機組等手段,科學安排電網運行方式,增加內蒙古電網低谷東送潮流。
精心安排協調 促進風電消納
今年上半年,蒙西電網風電發電量出現新高。那天是4月26日,風電發電量占到蒙西并網發電總量的28%。
4月25日22時45分,張圣楠已經開始與前一值的同事交接班。作為主值,按習慣,他的第一件事就是“看看今天有多少下旋備”,綜合考慮當晚用電負荷預測、火電機組出力最低能壓到多少、抽水蓄能電站根據水位能空出多大容量等,計算可調峰的最大能力。
23時20分,交班沒多久,內蒙古調度提出了接收100萬千瓦風電的申請?!敖话鄷r經過計算,心里基本有底了。”張圣楠回憶說。協調安排馬上開始,此后2分鐘、8分鐘,北京、天津電力調度通信中心分別接到通知:火電機組降至最低出力。經協調,北京三河電廠,張家口地區的熱電廠、沙嶺子電廠三家電廠先后停開30萬千瓦機組一臺,包括追加的這90萬千瓦停機容量在內,當天停備總容量達到400萬千瓦;同時,十三陵、潘家口兩個抽水蓄能電站各安排兩臺機組轉發電為抽水,騰出調峰容量共58萬千瓦。
直到26日早晨,用電負荷開始回升時,天津、北京地區減少的發電出力才開始逐漸恢復。白天,京津唐依然多接納內蒙古風電98.75萬千瓦。這天,內蒙古風電發電總量是1.11億千瓦時,京津唐電網消納了0.37億千瓦時,基本上占三分之一。
“每年春節過后到四五月份是‘大風期’,蒙西風電每天在80萬到100萬千瓦之間。”華北電力調控分中心調度科科長羅亞洲說,華北地區本身也有近2000萬千瓦的風電機組。從春節過后恢復生產開始,直到4月中旬,調峰壓力相當大。到4月15日前后,內蒙古地區結束供熱,自身的調峰壓力減小,接納風電的壓力會稍有緩解。
風電場是“看天吃飯”的,即便有年度性的大風、小風期,短時間的來風情況仍然是間歇性的,大小隨機。國家電網公司建設了數值天氣預報機制,并在包括華北的相關調度機構都建立了風電功率預測系統。張濤說,預測準確度達到85%,高于國際標準的80%,預測情況可以給日前方式安排提供重要的參考,“日前計劃之外,在實際運行中只要有空間,調度員還會積極協調接納?!?/FONT>
風電出力往往在用電高峰時很小,后半夜低谷期反而大,需要其他電源調節。
在消納蒙西風電上,京津唐電網發揮了重要作用。刨去風電裝機,華北地區98%的發電機組是火電,也是調峰主力。京津唐電網的火電機組常規調峰能力,標準是最高的,全部能達到壓減50%出力的水平,如果為了保障電網安全需要深調峰,可達到壓減40%。當然,調度員必須充分考慮電網安全和火電機組損耗、維護壓力和成本等,盡量避免這樣極端的情況。
每天,兩邊的調度人員都保持溝通。華北網調人員在安排網內機組運行方式之余,還會逐臺分析內蒙古火電機組的開機方式,提供指導。特別是冬季供熱期,供熱機組的調峰能力只能壓到80%,華北調控分中心應用熱電監測系統,實時掌握供熱信息,仔細核對機組出力下限,在滿足供熱的基礎上盡力騰出低谷調峰空間。
另一個調峰利器是抽水蓄能電站。北京十三陵電站有4臺20萬千瓦抽水蓄能機組,一般使用兩到三臺,即40萬~60萬千瓦容量。離京津均不遠的唐山潘家口電站,還有3臺9萬千瓦機組可供使用。
加強規劃 讓大風電融入大電網
蒙西是我國規劃建設的8個千萬千瓦級風電基地之一。2011年,內蒙古電網風電并網裝機約860萬千瓦。而2005年年底,內蒙古自治區所有風電裝機才17萬千瓦。在國家政策驅動下,提速始于2006年,近幾年風電裝機容量增長尤其迅猛。
與此對應,內蒙古東送電力,10年前是160萬千瓦,5年前是185萬千瓦。2009年開始,華北電網增加了對內蒙古風電的消納。內蒙古電力輸入京津唐電網,原有一條500千伏豐(鎮)萬(全)/順義雙回線路。2008年5月,第二通道500千伏汗?!猎础诫p回線路投產,內蒙古電力東送由220萬千瓦增至400萬千瓦。如今的395萬千瓦基本是滿送,其中風電電力最大曾達到130萬千瓦左右。
國家電監會前不久發布的《重點區域風電消納監管報告》提到,國家電網公司組織開展風電出力特性、風電消納能力研究,完成8個千萬千瓦級風電基地輸電規劃,積極推進大型風電基地送出工程和相應跨區跨省工程前期工作。
國家電網公司一直在堅持科學規劃,積極推動風電并網和送出,總體思路是“大風電融入大電網”,加快建設以特高壓為骨干網架的堅強智能電網,在全國范圍內統籌消納“三北”地區的風電,主要消納方向為“三華”地區,推動風電“西電東送”“北電南送”,促進風電科學開發利用。到今年6月底,國家電網公司經營區域風電并網裝機容量突破5000萬千瓦,達到5026萬千瓦,同比增長33.5%。2006年到2011年,國家電網轄區風電裝機容量年均增長87.4%,成為全球風電接入規模最大、增長速度最快的電網。
大規模、高速度,是因為有并網工程和科技進步的堅強支撐。國家電網公司累計投資458億元,建成并網線路2.53萬千米,新建風電送出專用匯集變電站25座、變電容量423萬千伏安。同時,國家電網公司開發應用了具有自主知識產權的風電控制、調度、預測系統,制定了風電接入、運行管理、控制、預測等方面的全套標準,參與風電國家標準和行業標準編制,建成了具有世界先進水平的國家大型風電并網系統研發中心。
但《重點區域風電消納監管報告》也分析提出,部分地區風電項目規模和進度不斷調整,使電網規劃無法統籌考慮風電送出;核準風電項目時重接入、輕消納,且消納方向不明確;風電項目建設周期短,配套送出工程建設周期長,輸送通道能力不足等,影響風電消納,導致棄風。建議結合區域資源情況“進一步加強風電電源、電網統一規劃”,促進風電項目與電網工程同步規劃、同步核準、同步投產。
“十二五”期間,國家電網公司規劃的特高壓電網工程中,在包頭、烏蘭察布和錫盟三個地區分別匯集,通過4個特高壓交流通道和2回特高壓直流工程送入“三華”電網負荷中心,正是充分考慮了蒙西風電送出的需求。