新疆大规模并网与非并网风电产业发展思路与对策

新疆是我国风能资源最丰富的地区之一,风能资源的利用与开发具有十分广阔的前景。但新疆风电产业发展面临经济发展水平较低、风电产业发展政策不到位、风电成本偏高、风电上网技术等瓶颈。针对这些瓶颈,本文提出了新疆风电产业发展的新思路,即推动新疆大规模非并网风电产业与高能耗产业的协调发展。大规模非并网风电直接应用于高能耗产业,为其提供低成本、高清洁的产业动力和“原料”,可大大提高产品的竞争力,为实现国家“十一五”规划提出的单位GDP节能减排20%的目标提供可能,还可以避免风电并网对电网的冲击,解决制约风电产业发展的技术瓶颈问题。新疆“九大风区”为建立大规模非并网风电产业基地提供了丰富的风能资源,为非并网风电产业与高能耗产业协调发展模式奠定了基础。基于此,提出了新疆大规模并网与非并网风电产业发展目标与相应实现的节能减排目标,提出了并网与非并网风电产业分“三步走”的对策：①优先发展大规模非并网风电,充分开发本地风能资源,实现“风电落地”; ②建立北疆1 000×10⁴kW级非并网风电基地,配套建设相应的高耗能产业基地,在并网技术成熟时,实现“西风东送”; ③依托新疆风电电机产业技术优势,优化风电产业结构,实现“风电东进”的战略转移。     

浅谈并网友好型风电场的特点

风电作为一种特殊的发电方式,其大规模并网后势必会增加电力系统的波动性和不稳定性。智能并网建设将为大规模风电接入和消纳搭建现实通道。为实现合理应用智能并网技术以保证大规模风电的无缝并网有重要意义。本文对并网友好型风电场应该具备的特点进行了全面分析和总结,提出了并网友好型风电场的评价指标。     

大规模风电集中并网存在的问题及对策分析

随着我国能源结构的调整,风电集中并网的规模也在迅速扩大,如何评估和解决大规模风电并网中出现的相关安全问题,是风电发展过程中亟待解决的问题。本文从大型风电场运行的特点切入,针对大规模风电并网中可能出现的一些问题进行了详细的分析,并提出了相应的解决对策。     

大规模非并网风电产业体系图谱研究

大规模非并网风电的应用,是探索一条中国特色风电多元化发展之路,建设大规模非并网风电产业体系,是我国风电多元化发展的重要环节.非并网风电产业体系的构建,是以"非并网风电理论"为依据、以我国风能富集区的大规模风电场建设和运营为重点,涵盖其前向关联度大的风电设备零部件研发和制造、风机组装、电控系统等产业,后向关联度大的有色金属冶金、盐化工、大规模海水淡化、规模化制氢制氧等高耗能产业,以及侧向关联度大的风机运营维护、风电场观光旅游、风电项目投融资管理、金融保险等产业,构成可涉及三次产业、多方位、多产业链交织的现代综合产业网络体系.首先,本文阐述"非并网风电理论"的形成、发展至成熟的成长过程,以及对构建大规模非并网风电产业体系的重要理论支撑作用;其次,在理论和可行性应用研究成果的基础上,确立构建非并网风电产业体系的总体思路和原则;再次,分析非并网风电产业体系各构成主体的产业特性、技术水平、空间布局和龙头企业状况,在此基础上绘制我国大规模非并网风电产业体系图谱,并重点分析产业体系的功能结构状况和产业间的关联关系:最后,对非并网风电直接应用于高耗能产业的典型产业链条进行产业化分析.     

大规模风电入网对电力系统运行及规划的影响

为了确保电力系统的安全、可靠、稳定运行,研究大规模风电入网对电力系统的影响是非常必要的。文章主要从风电并网对电力系统继电保护、潮流和可靠性规划等几个方面介绍了集中式风电并网对电力系统运行和规划带来的影响。     

环渤海地区风能资源开发与大规模非并网风电产业基地建设

在研究环渤海地区风能资源本底资料的基础上,分析了该地区风能资源的空间分布特征,并对其开发利用价值进行评估;汇总了该地区1997年～2006年间的风电场装机情况以及对应时间序列的社会经济相关指标,总结了环渤海地区风能资源开发利用以及大规模非并网风电产业发展现状;根据风能禀赋、土地覆被类型以及已有和规划修建风电场等影响指标,以10km×10km为基本空间单元,将研究区划分为5852个基本网格,通过格网分析的方法,对环渤海地区风电场选址和大规模非并网风电产业基地建设布局适宜程度进行分级评价,将风电产业基地布局的适应性分为高度适宜区、较高适宜区、中等适宜区、较低适宜区和低度适宜区。以上述研究为基础,探讨了环渤海地区建设1 850×10⁴kW风电产业发展目标和风电场选址方案,以及相应实现的节能减排目标,提出建设环渤海地区大规模非并网风电产业基地与高耗能无碳型产业基地的设想,该基地包括辽中南及辽东半岛非并网风电产业基地、山东半岛非并网风电产业基地和冀西北非并网风电产业基地。最后提出非并网风电产业基地布局以及相关非并网风电发展政策。     

珠江三角洲地区大规模并网与非并网风电产业基地建设

珠江三角洲地区是我国经济增长的重要引擎,也是风能资源与风电产业其他发展条件相互匹配的最佳区域之一。充分开发利用沿海和近海风能资源,建设大规模并网与非并网风电产业基地,不仅对促进该地区可持续发展具有重要意义,对我国沿海地区和全国风电产业发展也具有重要的示范价值和先锋作用。本文详细阐述了珠江三角洲地区大规模并网与非并网风电产业发展的资源基础,并从能源和环境问题、风电价格、风电政策、经济技术条件、非并网风电产业发展条件等因素入手,论证了珠江三角洲地区大规模并网与非并网风电产业发展的优势与机遇,分析了目前发展的基本态势与挑战,并提出2020年风电装机容量达到1 000×10⁴kW(其中非并网风电占30%左右)目标后可节约原煤1 104×１０⁴t,减少排放粉尘104×10⁴t,CO₂ 2 083×10⁴t,NO_x 104×10⁴t,SO₂ 167×10⁴t。规划将珠江三角洲地区建设成为国家级大规模并网与非并网风电产业基地和高耗能无碳型产业基地,建成国家级风电设备制造中心,千万千瓦级东西两翼风力发电基地和沿海高耗能无碳型产业带,形成“一心两翼一带”的大风电产业布局。其中,沿海高耗能无碳型产业带主要由高耗能无碳型电解铝基地、高耗能无碳型氯碱化工基地、高耗能无碳型海水制氢基地共三大基地组成。     

适应大规模风电并网的无功电压协调控制系统研发与工程应用

针对大规模风电并网带来的电压波动和电压稳定问题,中国电力科学研究院联合华北电力大学、国网新疆电力公司、国网辽宁省电力有限公司,历时四年,深入开展大规模风电并网的无功电压优化控制理论研究,实现了关键技术突破、系统开发和工程应用。该项目先后荣获2015年电力建设科学技术进步一等奖和中国施工企业管理协会科学技术一等奖。     

基于生命周期的风电投资风险管理研究

近年来我国风电快速发展,也带来了大规模风电并网的问题,尤其是面临着各种风险。为更好地保障风电的健康发展,实现能源利用的低碳、清洁、高效,建立风电投资并网的风险评价模型至关重要。鉴于此,从生命周期理论的视角出发,在对传统发电风险管理方法分析的基础上提出基于生命周期的风电风险评估模型,深入讨论风电对能源市场的影响,并进行案例分析,对风电及可再生能源的发展具有十分重要的借鉴意义。     

大规模风电并网后的电网发供电平衡计算

随着大规模风电并网,蒙西电网的调峰能力成为研究探讨的重点。现有电网电源结构、管理水平下,蒙西电网具有怎样的调峰能力？如何通过有效技术手段、管理手段进一步提高电网发供电平衡能力？文章对蒙西电网实际运行数据进行了分析计算,给出了较可信的答案,并从电网调峰电力角度分析了蒙西电网大规模风电并网技术可行性。     

中国大规模非并网风电与海水淡化制氢基地的链合布局

能源与淡水危机是中国乃至全世界在21世纪面临的一个严重问题。因地制宜地利用风能条件,在我国沿海地区推行海水淡化,并进行海水制氢产业延伸是我国解决能源与淡水问题的突破口。论文在对我国大规模非并网风电产业发展现状与应用前景分析的基础上,探讨了我国发展大规模非并网风电的产业基础与技术可行性,以及利用风能进行海水淡化制氢的经济可行性和技术可行性,提出“非并网风电-海水淡化制氢”产业链合模式;提出我国非并网风电-海水淡化制氢产业基地建设目标及相应的节能减排目标,即到2020年海水淡化制氢总规模达到600×10⁴t/天,可节约原煤464×10⁴t/天,减少排放二氧化碳876×10⁴t/天。进而形成国四大海水淡化制氢产业基地的建设格局,即东北地区以大连为核心的非并网风电-海水淡化制氢产业基地,华北地区以天津滨海新区与曹妃甸工业区为核心的非并网风电-海水淡化制氢产业基地,华东地区以长三角沿海为核心的非并网风电-海水淡化制氢产业基地,华南地区以湛江与深圳市为核心的非并网风电-海水淡化制氢产业基地。     

西北地区风能资源开发与大规模并网及非并网风电产业基地建设

中国目前处在工业化中期的重化工业阶段,高耗能产业比重大,能源短缺,环境保护形势严峻,节能减排任务艰巨,大力发展风电产业能缓解能源短缺问题和减少环境污染。西北地区是中国风能资源十分丰富的地区,开发利用潜力巨大,风电产业发展具有一定的基础,目前百万千瓦级的风电基地正在规划和筹备,风电行业也已步入快速发展的重要时期。据不完全统计,2007年已建和在建的风电场23个,总装机容量达到140.09×10⁴kW,预计到2010年末西北地区风电站总数将达到43座,风电装机容量将达到1 828.83×10⁴kW,到2020年有望达到3 200×10⁴kW(其中非并网风电约占16%左右),约占全国预计装机容量的30%。西北地区风电产业发展势头较好,发展前景十分广阔。但是,该地区风电大规模开发也面临着诸多问题。鉴于此,本文在综述国内外风能资源开发态势和风电开发研究进展的基础上,分析评估了西北地区风能资源开发利用价值,找出了西北地区风电产业发展现状与存在问题,提出了西北地区风能资源开发与大规模并网及非并网风电发展目标,以此为指导,规划布局了66个风电场址。根据规划风电场址整合出2个国家级非并网风电与高耗能无碳型产业基地：即北疆非并网风电与高耗能产业基地和甘肃酒泉非并网风电与高耗能产业基地,两个风电产业基地构成了我国西北千万千瓦级风电基地,并针对每个产业基地提出了相应的非并网风电产业布局思路,最后针对西北地区风能开发和非并网风电产业发展提出了相应的政策措施。     

大规模风电并网条件下提高电力系统调峰能力的研究

我国风电技术的快速发展,带动了风电并网容量的增加,而这一增加使得更多的风电在用电的低谷时期,由于系统的调峰能力不足而受到限制的问题。因此,逐渐提升电网的调峰能力一方面,能够提升电网对风电水平的接纳程度,另一方面,大大降低了由于风电出现的各种电能浪费的问题。这一举措具有加强的社会效益、经济效益。本文将对大规模风电并网条件下不断提升电力系统调峰能力的状况进行探究。     

储能技术在风电并网领域的市场需求分析

风电作为可再生能源,具有间歇性和波动性的特点,大规模风电介入电网会带来电网调峰、调频压力增大、电压控制难度提高、安全稳定运行风险增加等问题。储能作为一项新兴技术,经过实践、研究和运行检验,能够有针对性、有效率地解决风电并网及后续调度等问题,提高可再生能源接入电网的效率,因此,储能技术将在风电并网及风电产业中拥有较大的市场需求。采用灰色预测、趋势外推法对我国未来几年风电装机量进行预测,结合我国已运行风电场的储能配比及储能技术在风电系统中的不同作用,计算风电产业并网领域对储能技术的需求量,为储能产业在风电系统中的未来发展前景提供事实参考及建议。     

长江三角洲地区风能资源开发与大规模非并网风电产业基地建设

本文分析了长江三角洲地区的风能资源及其空间分布和沿海风电开发建设条件,讨论了该区非并网风电开发现状及存在问题提出了长江三角洲地区风能资源开发的原则、建设超过1 000×10⁴kW非并网风电基地的发展目标和相应实现的节能减排与经济效益目标。以此为指导,在长江三角洲地区沿海规划布局16个风电场址,风电装机容量达到1 200×10⁴kW,其中45%为非并网风电。并整合建设3个非并网风电与高耗能无碳型产业基地,即：苏北沿海非并网风电与高耗能产业基地、沪苏南沿海非并网风电与高耗能产业基地和浙北沿海非并网风电与高耗能产业基地。针对每个产业基地提出了相应的非并网风电产业布局思路,最后提出了长江三角洲地区风能开发和非并网风电产业基地建设的对策措施。     

大型风电场并网对电网的影响分析

随着风电在我国开发力度的加大,风力发电在电网中的比例越来越大,大量风电的接入对电网的稳定运行带来了不可忽视的影响。本文主要论述了大规模风力发电并网后对电压稳定性、频率、继电保护、电能质量以及调度等方面带来的影响,最后针对上述问题提出了相应的改善措施。     

并网双馈电场的不同运行方式对接入系统的电压稳定性影响分析

随着大规模风电并网,电力系统在保证其自身可靠运行方面面临着巨大的挑战,同时也给维持并网地区电压稳定带来了前所未有的难度。本文对由双馈式风电机组构成的并网风场进行分析,首先构建了双馈风电机组的简化数学模型,然后分别研究了恒功率因数和恒电压两种运行方式下的无功电压控制策略,并且通过绘制各控制方式下的PV曲线,进一步分析了风场在两种运行方式下对系统电压稳定性的影响,从双馈风场的运行角度,为系统安全稳定运行提供了分析依据。通过对风速扰动和无穷大电网电压跌落两种情况下的仿真分析,验证了双馈机的恒压运行方式在参与系统无功调节方面的积极作用。     

中国大规模非并网风电基地与高耗能有色冶金产业基地链合布局研究

有色冶金产业作为第一耗能产业,也是国民经济发展的基础产业,在产业规模不断扩张的同时,其结构性矛盾也日益突出,特别是产业发展面临的资源、环境压力越来越大,已经对可持续发展形成威胁。因此,结合大规模非并网风电的开发建设,形成风力发电与有色冶金产业基地的链合布局,促进风电-有色冶金产业基地建设具有重要的时代意义。本文通过分析风电场以及有色冶金产业布局的影响因素,建立风电产业布局研究的基本框架;以省域尺度为例,探讨风电场与有色冶金产业基地的链合布局,认为中国电解铝工业布局将随着风电场的建设脱离原料富集的内地地区,逐步向风能资源富集的沿海地区转移,从打造风电与有色冶金产业链的角度,将山东、内蒙古、江苏、广东、上海、浙江等6个省区列为中国一级风电与有色冶金产业基地;将河北、新疆、辽宁、山西、宁夏、福建和甘肃等7个省区列为二级风电与有色冶金产业基地。13个大规模非并网风电与有色冶金产业基地2020年非并网风电总装机容量将达到3 043.24×10⁴kW,电解铝产量预计将达到656.09×10⁴t,约占全国总产量的32.80%,并将实现可观的节能减排与经济效益目标。     

考虑机组启停的电网风电接纳能力仿真研究

针对大规模风电并网后的机组启停,进行了仿真研究;采用2010年～2011年蒙西电网风电实际出力值作为原始数据,设定不同的预测误差,计算出在风功率预测值指导下,电网火电机组启停机方式以及相应的风电接纳能力;仿真结果表明,考虑机组启停后,电网风电接纳能力大幅度提高,同时,通过提高预测精度,能够有效避免风功率预测误差造成的电网缺出力现象,保证电网发供电平衡的需要。     

基于混合储能的平抑风电功率波动控制策略

风电场并网运行是风能大规模开发利用的有效方式。风能的随机性使风力发电的输出功率具有波动性和间歇性,给电网稳定运行带来了一定影响,电力储能装置的引入可有效提高风电并网性能。考虑在技术性能上超级电容器与电池具有很强的互补性,本文设计了一种基于混合储能的含阈值的低通滤波平抑控制策略,并提出基于滑动平均原理的功率分配策略,分别利用超级电容器和电池补偿风电输出功率波动的快变波动分量和慢变波动分量,以减小储能系统不必要的动作次数,延长了电池寿命。