王艷輝

（1.華北電力大學(xué)；2.內(nèi)蒙古東部電力有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

內(nèi)蒙古東部地區(qū)風(fēng)電場接網(wǎng)方案探討

王艷輝

（1.華北電力大學(xué)；2.內(nèi)蒙古東部電力有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

本文通過對風(fēng)電場不同接網(wǎng)方案對比分析，結(jié)合蒙東電網(wǎng)實際情況，提出適合蒙東地區(qū)風(fēng)電場接網(wǎng)方案建議，旨在為蒙東地區(qū)的風(fēng)電接網(wǎng)提供技術(shù)原則.

蒙東；風(fēng)電場；接網(wǎng)；方案

內(nèi)蒙古東部地區(qū)（以下簡稱蒙東地區(qū)）地處北半球中緯度盛行西風(fēng)帶，受西伯利亞及蒙古冷高壓和蒙古高原氣旋等天氣系統(tǒng)，以及東亞海陸季風(fēng)和蒙古高原季風(fēng)的影響，風(fēng)能資源十分豐富.內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)能資源部儲量為8.98億千瓦，蒙東地區(qū)風(fēng)能資源儲量占內(nèi)蒙古地區(qū)全部儲量的32％.蒙東地區(qū)風(fēng)能資源的技術(shù)可開發(fā)量約為4300萬千瓦，約占內(nèi)蒙古自治區(qū)全部技術(shù)可開發(fā)量的29％.蒙東地區(qū)被列為國家七個千萬千瓦風(fēng)電基地之一.

近幾年來，蒙東地區(qū)風(fēng)電從第一臺風(fēng)機屹立，到2010年底蒙東337萬千瓦裝機容量，蒙東地區(qū)風(fēng)電發(fā)展速度遙遙領(lǐng)先.為更好、更快的引導(dǎo)蒙東地區(qū)風(fēng)電有序發(fā)展，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，合理的規(guī)劃論證風(fēng)電場接入電網(wǎng)方案，在滿足風(fēng)電場接入系統(tǒng)需要、支持風(fēng)電發(fā)展、調(diào)整我國能源結(jié)構(gòu)，促進節(jié)能減排，保障生態(tài)環(huán)境，有重要意義.

1 蒙東電網(wǎng)及地區(qū)風(fēng)電場分布特點

1.1蒙東電網(wǎng)特點

蒙東電網(wǎng)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，供電區(qū)域為呼倫貝爾市、興安盟、通遼市和赤峰市,地域遼闊，供電面積46.83萬平方公里.目前，蒙東四盟市電網(wǎng)均直接與東北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，蒙東電網(wǎng)尚未形成統(tǒng)一的電網(wǎng).截至2011年8月底，蒙東電網(wǎng)裝機容量1866.68萬千瓦，全社會用電量203.90億千瓦時，網(wǎng)供最高負(fù)荷346萬千瓦，外送電量完成278.34億千瓦時，是典型的“小負(fù)荷、大電源”的外送型電網(wǎng).

長期以來，蒙東電網(wǎng)特別是呼興電網(wǎng)，受原管理體制、投資不足等因素，電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后，蒙東電網(wǎng)形成了供電面積大，供電距離遠，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、松散的主要特點.蒙東地區(qū)220kV電網(wǎng)局部地區(qū)形成環(huán)網(wǎng)，大部分地區(qū)依然是輻射狀220kV線路供電，且尚有很多縣區(qū)沒有220kV變電站，仍然采用110kV或66kV線路長距離、單電源、單回線路供電，網(wǎng)內(nèi)部分供電區(qū)域與主網(wǎng)架之間電氣聯(lián)系薄弱.

1.2地區(qū)風(fēng)電場分布特點

蒙東地區(qū)風(fēng)電資源分布與負(fù)荷中心呈逆向分布.大部分風(fēng)電場分布在遠離主網(wǎng)架的偏遠山區(qū)，遠離負(fù)荷中心.蒙東地區(qū)風(fēng)資源分布較為集中，風(fēng)電所發(fā)電量無法就地平衡，只有通過長距離輸電線路接入電網(wǎng)負(fù)荷中心才能實現(xiàn)風(fēng)電集中開發(fā)和外送消納.蒙東電網(wǎng)“小負(fù)荷、大電源”決定了“大風(fēng)電融入大電網(wǎng)”成為蒙東風(fēng)電發(fā)展的必然選擇.

下圖為蒙東地區(qū)50米風(fēng)速風(fēng)資源分布圖：

2 風(fēng)電場接網(wǎng)典型方案分析

2.1接入系統(tǒng)方案

（1）孤立風(fēng)電場，且與其它風(fēng)電場距離較遠，無法聯(lián)合送出，采用經(jīng)1回聯(lián)網(wǎng)線路直接接入系統(tǒng).

（2）孤立風(fēng)電場，距離電網(wǎng)變電壓較遠且有送電線路可以就近利用，采用經(jīng)1回聯(lián)網(wǎng)線路“T”接至就近線路接入系統(tǒng).

（3）分布在同一送電走廊沿線的多個風(fēng)電場，可采用沿線風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路均“T”接匯集至一條送出通道實現(xiàn)接入系統(tǒng).

（4）多個風(fēng)電場分布距離近，較為集中，可采風(fēng)電場聯(lián)合匯集接入同一個升壓站或匯集站接入系統(tǒng).

（5）風(fēng)電場升壓站串聯(lián)接入電網(wǎng)也是幾個風(fēng)電場接入電網(wǎng)的一種方案.

2.2接網(wǎng)方案比較及技術(shù)經(jīng)濟分析

風(fēng)電接入方案及技術(shù)經(jīng)濟分析（如下表所示）

由上表看出：方案一技術(shù)性、經(jīng)濟性較差，該方案適用于新建變電站，按照周邊風(fēng)電規(guī)劃，預(yù)留相應(yīng)間隔位置.方案二適用于現(xiàn)有運行變電站，可滿足多座風(fēng)電場接入要求.隨著匯集容量加大，遠期需結(jié)合電網(wǎng)發(fā)展對聯(lián)網(wǎng)方案進一步調(diào)整.方案三、方案五不適用不同業(yè)主風(fēng)電場，運行、管理、維護等關(guān)系復(fù)雜，前期溝通協(xié)調(diào)難度大，遇問題易發(fā)生業(yè)主相互推諉現(xiàn)象.方案四適用匯集站附近風(fēng)資源、風(fēng)電場規(guī)模比較確定，電網(wǎng)建設(shè)資金比較富足情況.

國網(wǎng)公司風(fēng)電場送出工程典型設(shè)計方案按照風(fēng)電場升壓站的電氣主接線應(yīng)盡量簡化、節(jié)省投資和年運行費用，并考慮分期建設(shè)和過渡的方便等技術(shù)要求，根據(jù)風(fēng)電場的規(guī)模，合理確定接入電壓等級：容量較小的風(fēng)電場可采用低電壓等級分散接入系統(tǒng)，容量較大的風(fēng)電場可采用較高電壓等級集中接入系統(tǒng).方案一至四均符合國網(wǎng)公司風(fēng)電場送出工程典型設(shè)計方案，方案五不是國網(wǎng)公司典型設(shè)計推薦方案.

2.3風(fēng)電場升壓站電氣主接線方案

風(fēng)電場各類型變電站的主接線設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三項基本要素.變電站主接線方案應(yīng)考慮變電站在風(fēng)電場中的地位和作用、變電站分期和終期建設(shè)規(guī)模等方面綜合確定.

國內(nèi)風(fēng)電場升壓站規(guī)模基本上分期建設(shè)，由于風(fēng)電場利用小時數(shù)低，聯(lián)網(wǎng)線路一般采用1回線路.風(fēng)電場升壓站電氣主接線主要采用線路－變壓器組、擴大單元接線（進線端不安裝斷路器）與單母線接線方式，符合國網(wǎng)公司風(fēng)電場典型設(shè)計方案.線路-變壓器單元接線最簡單，設(shè)備開關(guān)最少，且不需高壓配電裝置，適用于升壓站只有一臺主變和一回送出線路的情況；單母線接線簡單清晰、操作方便、便于擴建，適用于進出線回數(shù)三回及以上的情況.

風(fēng)電場升壓站電氣主接線典型設(shè)計如下圖所示：

考慮風(fēng)電場維護系統(tǒng)保護、通信能力較弱，為簡化保護配置，節(jié)省投資，風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路主要采用在電網(wǎng)系統(tǒng)線路側(cè)配置雙套距離零序保護作為線路主保護，保護范圍延伸至風(fēng)電場主要高壓側(cè).該保護配置方案可以實現(xiàn)線路全線故障時快速切除故障要求.該方案存在風(fēng)電場升壓站單臺主變故障將造成風(fēng)電場全停，但由于主變故障率低、風(fēng)電發(fā)電能力不確定性及風(fēng)電在系統(tǒng)中的地位與作用，采用該保護配置方案是可行的,該保護配置方案也符合《國網(wǎng)公司風(fēng)電場電氣系統(tǒng)典型設(shè)計》和《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定》要求.

3 蒙東地區(qū)風(fēng)電場接網(wǎng)方案現(xiàn)狀

截至2011年6月底，蒙東地區(qū)已接入電網(wǎng)運行的風(fēng)電場48座，裝機容量521.17萬千瓦.結(jié)合蒙東電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱、“大電源、小負(fù)荷”、供電面積大及供電距離遠、電網(wǎng)松散等特點，蒙東地區(qū)風(fēng)電場目前采用：單個風(fēng)電場遠距離專用聯(lián)網(wǎng)線路直接接入電網(wǎng)、多個風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接匯集后共用1個聯(lián)網(wǎng)線路通道接入電網(wǎng)、風(fēng)電場各自聯(lián)網(wǎng)線路均接入?yún)R集站后接入電網(wǎng)3種主要接網(wǎng)方案，其中多個風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接匯集接入電網(wǎng)方案使用情況較為普遍.

為節(jié)省投資，簡化風(fēng)電場電氣主接線，蒙東地區(qū)風(fēng)電場一般采用線路－變壓器組或單母線接線方式，聯(lián)網(wǎng)線路不配置光纖差動保護，采用只在電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)按雙重化原則配置微機型分段式距離、零序保護，風(fēng)電場升壓站側(cè)不配置線路保護.

4 風(fēng)電場“T”接匯集聯(lián)網(wǎng)方案對電網(wǎng)運行影響

經(jīng)統(tǒng)計分析風(fēng)電場“T”接匯集聯(lián)網(wǎng)方案對蒙東電網(wǎng)運行影響如下：

4.1 電網(wǎng)送出線路上“T”接有多條風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路，其中1條風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)線路發(fā)生故障，就會導(dǎo)致整個故障線路“T”接所在的電網(wǎng)線路跳閘，同時將伴隨有大量風(fēng)機脫網(wǎng).如聯(lián)網(wǎng)線路上存在非電網(wǎng)公司產(chǎn)權(quán)的“T”接送出線路，存在該T”接送出線路故障影響電網(wǎng)公司產(chǎn)權(quán)線路的運行可靠性和跳閘率等運行指標(biāo).

4.2 風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)線路重合閘調(diào)度目前不投入使用，故障跳閘后需要手動強送.2010年蒙東地區(qū)220千伏線路故障跳閘15次，其中風(fēng)電線路“T”接情況的聯(lián)網(wǎng)線路跳閘占風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)線路總跳閘5次中的3次.

4.3多個風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接匯集接入系統(tǒng)，每個風(fēng)電場至“T”接點聯(lián)網(wǎng)線路長短不一，線路故障跳閘保護裝置測距范圍內(nèi)需要對所有“T”接線路進行巡線找故障點，巡線時間加長、運維人員勞動強度加大，線路恢復(fù)送電時間加長.

5 蒙東地區(qū)風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接匯集優(yōu)點

5.1 蒙東電網(wǎng)地區(qū)風(fēng)電裝機規(guī)模遠遠大于當(dāng)?shù)刎?fù)荷水平，風(fēng)電場遠離主網(wǎng)架，采用以220千伏電壓等級接網(wǎng)，相互匯集“T”接入電網(wǎng)，縮短聯(lián)網(wǎng)線路長度，充分利用線路輸送能力，節(jié)省投資，利用有限的系統(tǒng)側(cè)變電間隔較好的實現(xiàn)多個風(fēng)電場接入.

5.2 當(dāng)前，電力工程建設(shè)征地難度增大，特別是線路走廊問題，匯集“T”接方案一定程度上減少了線路走廊需求規(guī)模，為滿足風(fēng)電送出加快了聯(lián)網(wǎng)工程建設(shè)進度.

5.3 蒙東電網(wǎng)目前尚未形成統(tǒng)一堅強的電網(wǎng)，在國網(wǎng)公司投資規(guī)模調(diào)整的情況下，急需加大投入建設(shè)蒙東主網(wǎng)架.為在節(jié)省資金同時支持、滿足蒙東地區(qū)風(fēng)電發(fā)展和并網(wǎng)需要，多個風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接匯集接入系統(tǒng)方案是符合蒙東電網(wǎng)實際情況的.

5.4 蒙東地區(qū)風(fēng)資源豐富，為實現(xiàn)“大風(fēng)電融入大電網(wǎng)”，最終優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，滿足風(fēng)電送出需求，過渡期間采取風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路“T”接接入系統(tǒng)方案符合電網(wǎng)的最終規(guī)劃目標(biāo).

6 結(jié)論及建議

6.1 《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定》中明確“對于風(fēng)電場以一回220/110千伏接入系統(tǒng)時，宜在電網(wǎng)側(cè)裝設(shè)距離保護（定值伸進升壓站變壓器），在線路故障時切除故障不重合”；《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中明確“有特殊要求時，可配置縱聯(lián)電流差動保護”.由此可見，蒙東地區(qū)風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路目前采用的簡易保護配置方案是符合要求的，是國網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)相關(guān)規(guī)定所推廣使用的.

6.2 風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)線路的非計劃停運率、可靠性指標(biāo)等同業(yè)對標(biāo)指標(biāo)與線路的重合閘使用方式有關(guān)，目前聯(lián)網(wǎng)線路的重合閘裝置規(guī)劃時均已配置，建議應(yīng)進行風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路重合閘使用方式的研究.或根據(jù)《國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定》中明確風(fēng)電場220千伏線路“故障時切除故障不重合”，建議風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)線路不應(yīng)納入電網(wǎng)線路的運行可靠性和跳閘率等運行指標(biāo)的考核范圍.

6.3 建議思考尋求新的風(fēng)電線路運維管理模式和方法，緩解運維強度，從而提高運維水平和效率.

〔1〕國家電網(wǎng)公司風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定（修訂版）.2009.

〔2〕國家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定（國標(biāo)報批稿）》(GB/T 19963).2011.

〔3〕蒙東電網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃.2010.

TM614

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：1673-260X（2013）01-0037-03