电网约束条件下的酒泉风电送出研究

何世恩1，张柏林2，崔岗2，李晓虎2，马彦宏1，刘福潮1，刘光途1

(1.甘肃省电力公司风电技术中心，甘肃兰州730050;2.甘肃省电力公司调度通信中心，甘肃兰州730050)

摘要：结合甘肃电网实际研究了风电场接入对系统的影响，分析了网架结构特点和关键断面，采用综合计算程序及最新风机模型通过仿真计算得出了各断面的稳定水平，提出了安全自动装置配置方案，计算及运行验证了风电并入薄弱电网后合理配置全自动装置可以显著提高风电送出能力，同时讨论了风电并网的有关问题，并提出了有益的建议和措施。

关键词：风电并网;调度运行;安自装置;风电送出

风能是一种洁净的、储量极为丰富的可再生能源。受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自20世纪90年代初以来，随着风能最主要的利用形式———风力发电的发展十分迅速，世界风电装机容量的年平均增长率超过了30%。风能将是21世纪最有发展前景的绿色能源，是人类社会可持续发展的主要新动力源。

甘肃是我国风能资源相对丰富的省区之一，风能资源理论储量237 GW。而位于河西走廊西端的酒泉地区是甘肃风能资源最为丰富的地区，风能资源可开发量在40 000 MW左右。酒泉地区是我国规划建设的第一座千万千瓦级风电基地。2009年8月8日，酒泉风电基地正式开工建设。到2010年底，酒泉风电基地装机容量达到5 160 MW，到2015年，达到12 710 MW，到2020年，达到20 000 MW[1]。风电接入对电网的影响已经有大量研究[2-6]，文献[2]提出了有关研究课题，文献[3]对大型风电场接入后的电力系统暂态稳定性的影响进行了研究，通

过仿真计算得出结论：基于双馈风电机组的风电场对电力系统暂态稳定性的影响要好于在同一点上接入相同容量的同步发电机组。文献[4]主要研究风电场接入对电网带来的各方面影响，阐述了风电场接入电力系统研究的新进展、研究方法及相关结论。文献[5]结合实际分析了风电场对调度运行的影响。文献[6]在规划的西北、新疆电网联网的条件下，仿真研究了河西走廊远距离大容量输电问题。可以看出，由于电网薄弱风电送出受限情况下，研究风电并网并提出合理的措施来提高风电接纳的文献很少。嘉酒电网位于甘肃电网末端，按负荷中心划分，该网分为东西两部分，东部电网的330 kV嘉峪关变通过330 kV线路与主网连接，西部电网的330 kV瓜州变、玉门变通过一回330 kV线路与嘉峪关变链式相连。为了保证嘉峪关、敦煌等重要旅游景点的供电可靠性，嘉酒电网采用330/110 kV电磁环网供电形式。嘉酒电网风电的集中上网点主要在嘉酒电网西部的330 kV瓜州、330 kV玉门变变和110 kV阳关变，截至2009年12月底，风电装机容量已达到807.1MW。此外，嘉酒网内的小水电发展也相当迅速，但是布局相对于风电来说较为均衡，目前小水电的规模已达到252.93 MW，东西部大约各占50%。目前，嘉酒网内最大用电负荷为480 MW，在平衡网内用户电厂出力后，有600 MW以上富裕的风电、水电需要送出，送出受限的矛盾更加突出，加之水电发电的季节性和风电发电的随机性，给调度运行带来了极大的困难[7]。解决嘉酒电网风电、水电的送出问题，可从两个方面着手，一是加强电网结构;二是合理布置稳定控制装置。目前在建的河西750 kV电网将于2010年底投运，但是在750 kV网架建成前的过渡时期，采用稳定控制装置将是提高嘉酒电网风电、水电送出能力的主要途径。本文结合嘉酒电网中风电场接入系统的实例，分析了风电接入后对电网暂态稳定性的影响，以及通过合理配置安全自动装置对提高电网暂态稳定性和提高风电送出能力的作用。

1 电网结构及计算条件

1.1 电网结构

嘉酒电网主要分为2个部分，嘉酒东部和嘉酒西部电网。其中嘉酒东部电网是以330 kV嘉峪关变为核心的辐射状供电网络，嘉酒西部电网是以330 kV瓜州变、330 kV玉门变为核心的辐射状供电网络，东、西部电网通过330 kV瓜玉线、嘉玉线及110 kV电网电磁环网运行。截至2009年底的嘉酒电网见图1，风电场装机容量见表1。