2011年10月28日,国电集团宁夏麻黄山第二风电场33台新建风电机组正式“友好”并入宁夏电网。
至此,宁夏电网风电装机容量突破百万千瓦,达到102.41万千瓦,占全网统调发电总装机容量5.81%,风电取代水电成为宁夏电网第二大电源。
宁夏位居西北腹地,风能资源的丰富使得宁夏电网风电并网容量快速增长,规模不断扩大。由于风力发电的间歇性、随机性以及反调峰特点,随之而来的脱网事故、并网问题,使电网在大规模接入风电时面临挑战。
如何规范风电并网管理?电网与风电产业共同和谐发展,已成为各方人士的共识。宁夏公司开始积极应对,全力支持研究解决风电并网的各种问题。

宁夏麻黄山第二风电场一角。
风电并网拓风电就地消化途径
据权威数据显示,2010年,中国风电累计装机容量达到4473.3万千瓦,而今年上半年,风电新增装机容量达到1892.8万千瓦,位居全球第一位。国家提出,在“十二五”末期,中国风电机组并网容量要达到1亿千瓦。
根据宁夏自治区新能源发展规划,至2011年末,宁夏电网风电装机规模将达到150万千瓦,约占全网总装机的8%,至2015年,风电装机容量预计将突破400万千瓦。
为适应风能并网的需求,宁夏330千伏星能变即将于11月份投入运行,届时,单站设计容量6000~8000千伏安,用于新能源集中接入的麻黄山变、香山变、牛首山变、星能变四座330千伏变电站将全部投入电网运行,使得风电、光伏发电的接入方式由小容量分散接入变成大规模集中接入。
“随着并网容量的迅速增加以及由原来的分散接入变为大规模集中接入,风电对电网调峰、旋转备用、发电计划、电能指标、系统稳定等方面的影响逐步凸显。尤其今年多起风机大规模脱网事故引起关注和思考。为促进新能源产业有序发展,保证电网、电源企业协调共赢,必须加强新能源发电的并网调度运行管理”,作为宁夏电网新能源管理的主抓领导,宁夏公司调通中心副主任蒙金有这样说。
加强风电并网运行管理势在必行。提升基于可观、可测、可控的风电调度能力,成为宁夏电网风电并网运行管理的发展目标。
全程管理促风电并网走向规范
“严格风电场接入系统评审,严格风电场并网验收管理,严格风电场调度运行管理。”宁夏公司风电并网的三大举措,成为风电科学发展、电网安全稳定运行的重要保障。
按照“制度保障、科技支撑、纠管并举,和谐共赢”的工作思路,宁夏公司在风电并网前期审查、并网验收、调度运行、技术监督、安全评价等进行了全过程管理,目标是:风电并网规范化。
万事开头难。“规范化”,首先要保证前期工作的规范。风电并网第一关将面对接入评审。接入评审需同时满足执行《风电场接入电网技术规定》、接入规模委托国网经研院或电科院专家进行评审两项要求。凡未取得国家发改委批复、未按照要求开展拟建风场风资源测试电场不进行接入评审。在接入评审时,宁夏公司更注重于督促新技术、新工艺的使用,如即将并网的国电宁东杨家窑第二风电场,在宁夏公司大力支持下,率先采用了风机架空接入升压变压器、110千伏升压站主变中性点经小电抗接地,这一新技术可实现35千伏集电线单相接地无时限跳闸,解决了目前困扰风电运行的关键技术难题。在完成施工图设计、符合接入评审意见,发出“接入电网意见函”这三个环节,风电场才能首获并网“许可证”。
并网验收管理是风电并网的第二道“关卡”。风电场根据工程实施进度计划,在并网前6个月,与宁夏电网调度部门签订并网调度协议,进一步明确系统有功(无功)控制、功率预测、保护、自动化、通信等专业技术要求。在并网前3个月提供风场主接线图、风机相关参数等技术资料。风电场建设工作结束,须完成三级自检、监理验收和所在供电局电气验收三个步骤,随后由宁夏公司组织专家组进行并网条件确认,符合接入评审意见和《风电场接入电网技术规定》,方可安排进行机组静态调试和风电场动态无功补偿装置调试,调试结束转入试运期。
2011年下半年,风电场机组获得“并网通知”的必备条件有了新的变化,新规定包括国家授权机构出具的低电压穿越报告、功率预测系统、无功补偿设备调试报告、涉网保护定值等多项内容,这进一步保证了并网验收的规范。
结合电网实际,宁夏公司出台《新能源调度管理补充规定》,细化风电场调度管理界面。《宁夏电网风电场调度运行管理规定》、《并网验收流程》、《信息接入规范》等10项新能源管理制度也一一颁布,在制度保障的前提下,风电场运行信息的监视被纳入省调运行监视范围。宁夏公司充分考虑风力发电功率波动随机性的特性,做好电网调峰、调频工作,依托风光一体功率预测系统,将风电纳入月度计划平衡,并加强功率预测的考核。风电场在并网运行半年内,要申请由电监委组织完成并网安全性评价。加强人才培养,也是宁夏公司解决风电入网的手段之一,该公司多次举办新能源管理技术培训,促进风电场运行人员业务技能不断提高。
突破瓶颈抓科技创新助并网和谐
2011年4月12日,宁夏公司调通中心新能源管理专责李笑宇点开风光一体功率预测系统,全区12个风电场和13个光伏发电站实时功率立即呈现。“基于这个预测系统,调度可以提前给出发电计划,做好发供平衡,提高电网运行的安全性和经济性。”
加强风电并网调度的科技支撑,是宁夏公司应对风电在并网及综合管理方面挑战的重大举措。
今年4月,宁夏公司与中国电科院合作开发的我国第一套风光一体功率预测系统投入使用。该系统风电功率短期预测覆盖率达100%,预测均方根误差在13%~20%之间。系统利用风功率预测,综合考虑电网运行、机组节能和环保等因素,智能编制常规发电机组和风电场发电曲线,为提高风电与常规电源之间的协调调度运行水平,多接纳风电创造了条件。
面对宁夏电网风电迅猛发展的态势,宁夏公司先后完成《宁夏电网接纳大规模风电适应性研究》、《大规模风电接入对宁夏电网电压稳定性影响》等多项风电接纳能力及运行规律研究报告,为提高宁夏电网风电接纳能力提供理论决策支持。
截至10月底,宁夏15个风电场运行稳定,发电量和上网电量大幅上升,风电发电量达到12.44亿千瓦时,较去年同期多接纳风电39.22%。
结合承担的国网公司“大规模光伏发电并网运行”智能电网试点工程,宁夏公司还开展网内风电场有功、无功控制系统建设与试点。目前,该项目已完成系统开发,并在大唐吴忠新能源太阳山第三风电场、京能太阳山第四风电场试点运行。科技研发支撑了宁夏电网新能源发展的广阔空间。
针对网内早期并网风电场风电机组不具备低电压穿越能力、动态无功补偿不足、快速调节能力差等问题,宁夏公司加强已并网风电场的技术整改,对先期并入宁夏电网的12座风电场进行了全面的调研和检查,要求2012年完成全部在运风电场和单个风机低电压穿越功能检测和整改。同时要求各风电场切实提高设备运行监测和状态管理水平,采取红外测温等手段,对重载设备和薄弱环节加强监视,及时发现并消除隐患。
11月2日,宁夏电网并网运行的第一座风电场风机开始进行低电压穿越检测。随着整改工作的逐步完成,宁夏电网并网风电场的适应能力会大幅提高,电网风电和谐共赢局面即将到来。