國外風(fēng)電并網(wǎng)特點(diǎn)及我國并網(wǎng)問題

　　2010年，全球風(fēng)電繼續(xù)保持快速發(fā)展勢(shì)頭，根據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)(WWEA)統(tǒng)計(jì)，2010年全球風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)1.97×108kW，同比增長(zhǎng)23.6%。受國家政策驅(qū)動(dòng)及全球發(fā)展態(tài)勢(shì)的引領(lǐng)，我國風(fēng)電發(fā)展迅猛，連續(xù)5年風(fēng)電裝機(jī)容量翻番式增長(zhǎng)。

　　風(fēng)電的快速發(fā)展給電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。本文旨在總結(jié)國外部分發(fā)達(dá)國家風(fēng)電并網(wǎng)有關(guān)情況及特點(diǎn)，其在推動(dòng)風(fēng)電發(fā)展方面的措施和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)促進(jìn)我國風(fēng)電健康快速發(fā)展具有積極的借鑒意義。

國外風(fēng)電并網(wǎng)現(xiàn)狀及特點(diǎn)

①單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)大多規(guī)模較小，風(fēng)電主要分散接入配電網(wǎng)

　　歐洲等發(fā)達(dá)國家大力發(fā)展風(fēng)電等可再生能源的主要目的是應(yīng)對(duì)氣候變暖和減少碳排放。已有風(fēng)電場(chǎng)大多裝機(jī)規(guī)模較小，除近期集中開發(fā)的大規(guī)模海上風(fēng)電場(chǎng)采用高電壓遠(yuǎn)距離輸送外，主要是分散接入配電網(wǎng)就地消納。德國2006年風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量小于50MW，接入110kV以下配電網(wǎng)規(guī)模約占總量的70%；丹麥風(fēng)電機(jī)組主要接入30kV及以下網(wǎng)絡(luò)，2006年底丹麥風(fēng)電裝機(jī)容量中，約88%接入低壓網(wǎng)絡(luò)和10～30kV配電網(wǎng)。

②風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)依賴于堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的支撐

　　丹麥?zhǔn)悄壳笆澜缟巷L(fēng)電裝機(jī)比重最高的國家，其較高的風(fēng)電裝機(jī)比重依賴于整個(gè)歐洲比較完善的強(qiáng)聯(lián)電網(wǎng)的支撐。丹麥東部電網(wǎng)通過交流輸電線路與挪威、瑞典、芬蘭等國組成北歐電網(wǎng)(Nordel)，北歐電網(wǎng)具有統(tǒng)一的電力市場(chǎng)交易平臺(tái)；丹麥西部電網(wǎng)則可以通過德國電網(wǎng)與歐洲大陸互聯(lián)電網(wǎng)(UCTE)進(jìn)行電量交易。

　　在星期六凌晨4點(diǎn)前后風(fēng)電大發(fā)時(shí)，丹麥風(fēng)電出力占負(fù)荷需求的比重可達(dá)95%以上，此時(shí)丹麥向北歐電網(wǎng)輸出電力，北歐電網(wǎng)通過跨國/跨區(qū)輸電網(wǎng)為丹麥電網(wǎng)提供備用，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。而在星期六18點(diǎn)前后風(fēng)速超過25m/s時(shí)，風(fēng)機(jī)退出運(yùn)行，風(fēng)電場(chǎng)出力急劇下降，此時(shí)北歐電網(wǎng)向丹麥輸入大量電力，滿足負(fù)荷需求。

③大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)需要其他電源的支持和協(xié)調(diào)發(fā)展

　　丹麥電源結(jié)構(gòu)以火電、風(fēng)電為主，2008年電力總裝機(jī)容量1315×104kW，其中火電998×104kW，占總裝機(jī)容量的75.9%，風(fēng)電316×104kW，占總裝機(jī)容量的24.0%。但北歐4國電網(wǎng)聯(lián)系緊密，北歐電網(wǎng)中水電約占總裝機(jī)的50%，風(fēng)電等可再生能源約占總裝機(jī)的5%，其中約2/3的風(fēng)電安裝于丹麥[4]，北歐電網(wǎng)中的大量水電為丹麥風(fēng)電提供了足夠的調(diào)峰支持。

　　美國自2005年以來新增裝機(jī)主要為風(fēng)電和燃?xì)怆娬荆?008年燃?xì)怆娬狙b機(jī)容量占總裝機(jī)容量比重高達(dá)41.4%。大量具有靈活調(diào)節(jié)能力的燃?xì)怆娬緸轱L(fēng)電快速發(fā)展提供了保障。

國外風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)

　　①未來待開發(fā)的風(fēng)能資源通常離主要負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，或位于海上，大規(guī)模開發(fā)規(guī)劃通過高電壓等級(jí)線路接入電網(wǎng)，遠(yuǎn)距離輸送至負(fù)荷中心地區(qū)。

　　近年來，歐洲部分國家風(fēng)電開發(fā)重點(diǎn)由陸地分散開發(fā)轉(zhuǎn)向海上大規(guī)模開發(fā)。根據(jù)德國風(fēng)能協(xié)會(huì)(BWE)預(yù)計(jì)，2020年海上(北海和波羅的海)風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1000×104kW，規(guī)劃采用直流輸電輸送至南部負(fù)荷中心。西班牙未來待開發(fā)的風(fēng)能資源主要集中在北部和南部的沿海區(qū)域，風(fēng)電場(chǎng)也是以成片開發(fā)、大中規(guī)模為主，但其電力負(fù)荷區(qū)域主要集中在中部的馬德里和東部的巴塞羅那地區(qū)，大量風(fēng)電需要跨地區(qū)輸送。近年來，西班牙電網(wǎng)建設(shè)以增強(qiáng)400kV骨干網(wǎng)架為主，2005～2009年新增400kV輸電線路1 180km，約占新增線路的70%。

　　②隨著風(fēng)電開發(fā)規(guī)模的增大，風(fēng)電輸送容量不足的問題逐步顯現(xiàn)，規(guī)劃擴(kuò)展輸電網(wǎng)以擴(kuò)大風(fēng)電消納范圍和規(guī)模。

　　德國風(fēng)能資源主要分布在北海岸，而負(fù)荷中心在南部地區(qū)，目前，德國由于北部電網(wǎng)與南部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的限制，部分時(shí)段北部風(fēng)電場(chǎng)會(huì)按照調(diào)度命令關(guān)停部分風(fēng)電機(jī)組。德國2015年風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)是裝機(jī)容量達(dá)3600×104kW，占屆時(shí)規(guī)劃總裝機(jī)容量的14%；規(guī)劃改造更新380kV線路400km、新建850km，增加輸電線路長(zhǎng)度約5%。這些輸電線路基本呈南北走向，以加強(qiáng)北部風(fēng)電富集地區(qū)與南部負(fù)荷中心的聯(lián)絡(luò)[9]。

　　2008年6月，美國能源部提出到2030年全國用電量的20%將由風(fēng)電提供的發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)能源部聯(lián)合國家試驗(yàn)室的研究[10]，要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到3.05×108kW，包括超過5000×104kW的海上風(fēng)電。美國電力公司(AEP)研究認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需建設(shè)19000mile(1mile=1609.344m)765kV輸電線路。