甘肃电网服务风电的“硬通道”与“软支撑”

　　高建玺 陈发明

　　2010年11月3日，我国首个千万千瓦级风电基地一期项目在甘肃酒泉竣工，同时，作为酒泉风电资源外送的主要通道甘肃河西750千伏输变电工程也于当日投运。自投运以来，该工程为甘肃酒泉风电送出电量62.6亿千瓦时。

　　11月上旬，记者深入河西750千伏输变电工程沿线变电站、风电场以及甘肃电力调度通信中心，实地探访甘肃风电输出的“硬通道”与“软支撑”。“所谓‘硬通道’主要就是指为了保证风电场接入电网、输送到负荷中心以及使用所需要投资建设的送变电工程。”甘肃省电力公司风电技术中心主任汪宁渤告诉记者。“软支撑”则是指为了提高风电送出、消纳能力所开展的关键技术研究、运行控制措施和政策支持措施，也包括投资建设的一些研究开发项目。

　　精心维护，保障“加油站”安全运行

　　11月1日，记者走进酒泉超高压公司750千伏酒泉变电站，远远便听到高压线发出的“嗡嗡”声。一场大雪过后，办公楼前的房檐下还有融化了的雪水滴下。酒泉变电站是河西走廊750千伏大型枢纽变电站之一，与750千伏河西、敦煌变电站相连接。

　　“戈壁滩上的天气变化无常，夏天最热时地表温度达到50多摄氏度，冬天最冷时低到零下30多摄氏度。昨天下了一天的雪。”酒泉超高压公司副总经理樊建成告诉记者，河西750千伏电网运行一年以来，经受住了沙尘暴、酷热高温、雨雪严寒等恶劣天气和风电上网、电网冲击等各种环境的严峻考验，“截至目前，没有发生一起影响电网稳定运行的安全事故”。

　　“750千伏输变电工程被称为甘肃风电外送的‘能源高速路’，变电站的作用相当于高速公路的‘加油站’。”在酒泉变电站的主控室里，樊建成指着电脑屏幕上的一套操作系统对记者说。在河西750千伏联网工程的安全运行过程中，电网安全稳定控制系统的作用功不可没，这个系统的应用解决了联网工程在个别运行方式下局部线路过载的问题，同时也根除了酒泉千万千瓦级风电基地新建风电场“不可控、不可调”的隐患，为联网工程提供了全方位的“保驾护航”，最大限度地降低了风电不稳定性和长链式电网结构给电力系统造成的影响。

　　750千伏输变电工程由于规模大、技术要求高，建设过程中，不少设备都是国内首台、首套，因此运行维护压力也很大。“在运行维护中，我们依托科技创新提升管理效益，不断加强750千伏电网新技术的研究与应用，在线监测、红外测温、避雷器带电检测等先进技术得到广泛应用，全面提升了设备健康水平。”在变电站内的一条通道上，樊建成指着不远处的三台变压器说，“在变电站，主控室是‘大脑’，变压器是‘心脏’，这里所有的设备都装有在线监测装置，有问题能及时反馈到‘大脑’里。微风振动监测系统、导线覆冰监测系统、盐灰密监测系统和气象环境监测系统等高科技产品陆续装备到电网上，提高了输电线路的供电可靠性，保障电网安全稳定运行。”

　　同时，酒泉超高压公司员工在变电站长达4千米多的巡视道路上每天至少要走四趟，遇上特殊天气要增加到六七趟。一年下来该站员工巡视距离累计超过7400千米，相当于从变电站到兰州走了5个来回。

　　樊建成告诉记者，今年10月24日，河西750千伏输变电设备完成了首检，共计消除缺陷1000多项，其中重大缺陷、隐患5项。本次首检为750千伏河西电网安全稳定运行扫清了障碍，也为酒泉千万千瓦级风电基地电力长期、稳定外送奠定了坚实基础。

　　“减震器”提升发电水平

　　11月2日，从甘肃玉门市区出发，沿途看到一台台风力发电机矗立在茫茫戈壁上，迎风缓缓转动的风机叶片，给空旷无际的戈壁增添不少生机。驱车行驶了半个多小时后，记者来到甘肃华电玉门风力发电有限公司黑崖子风电场，华电玉门黑崖子风电场总装机96兆瓦，截至2011年10月31日，已安全发电1.23亿千瓦时。“风力发电是清洁能源，但是也具有不稳定的特点。早上风大的时候，出力达到了8万千瓦，你们刚进门的时候降到了只有5000千瓦。”黑崖子风电场场长郭进学在主控室跟记者说了短短几句话的工夫，一阵风吹过，电脑控制系统显示，华电玉门黑崖子风电场的瞬时出力很快从2000千瓦上升到了2万多千瓦。

　　由于风能资源具有时有时无的特性，对电网的冲击也比较大，最大限度地实现风电机组平稳运行是风电上网的关键问题。“我们风电场已经应用了的风能实时监测、短期和超短期预测系统、以及无功补偿系统，使风电场能更好地追风发电。”郭进学指着电脑屏幕上几条不同颜色曲线形成的画面说，“这是风能预测系统，根据气象资料，可以对两个小时和未来几天内的风速进行实时动态预测，每15分钟向甘肃电力调度通信中心发送一个数据包，调度中心根据不断修正的预测数据下达上网指令，这样就可以尽量减小风能波动较大的时候对电网造成的冲击。”

　　郭进学打开另一个操作系统，查看了网上送出裕度空间后，马上要求运行人员通过系统向甘肃电力调度通信中心申请更多出力，调整出力计划。郭进学告诉记者，这个系统叫做“大型集群风电有功智能控制系统”，与甘肃省电力调度通信中心连接，能实时显示各个风电场的运行情况。每隔五分钟由省电力调度通信中心根据各风电场风机出力情况下达出力指令，风电场也可以根据风速的变化申请调度计划。“每一次发电出力的调整和申请，那可都是风电场的效益啊！”

　　在离风电场办公区不远的几台风机内，几名工作人员正在为风机安装低电压穿越装置。“无风的时候，将引起风电场并网点的电压跌落，在电压跌落的范围内，这些装置可以保障风电机组能够不间断并网运行，防止脱网事故发生。”郭进学形象地比喻，“风速的动态波动曲线就像一条颠簸的路面，而这些智能监测、预测系统和装置相当于汽车的‘减震器’，将风电的不稳定对电网形成的冲击降到最小程度。”

　　“千里眼”实现科学调度

　　位于兰州的甘肃电力调度通信中心距离酒泉风电基地近一千公里，但是在这里能监测到每一台风电机组的实时数据。“大到每个风电场、小到每台风机的运行状态都能在我们的电脑上显示。”调度中心的工作人员打开风电实时监测系统，鼠标双击记者采访过的玉门黑崖子风电场，屏幕上显示出一台台风电机组的图标，“不同颜色表示机组的发电状态，双击其中的一台风机，系统还可以显示这台风机实时的有功、无功、风速等数据”。

　　从今年年初开始，酒泉风电基地风电大量并网运行，截至10月31日，甘肃电网风电装机容量达445万千瓦，共有风机3199台，其中河西电网风电装机容量413万千瓦。调度中心的工作人员告诉记者，今年风电日最大发电出力266.7万千瓦(4月22日)，占当日全网最小用电负荷的32%；日最大发电量5519万千瓦时(4月10日)，占当日全网总用电量的25%。在某些时段风电已经成为甘肃电网仅次于火电的第二大电源。

　　早在2008年，甘肃省电力公司就成立了风电科技项目组，确定了包括“风电接入后无功补偿及电压控制技术电网研究、风电接入后的系统稳定控制技术研究、电网风电接纳能力研究、风电功率预测系统开发应用、风能实时监测系统开发应用和风电接入经济性研究”等6个子项目的风电涉网科技课题。

　　“为确保风电企业安全多发，甘肃省电力公司组织科研攻关，投资640多万元建设了有功智能控制系统，实现了风电的公开、公平调度。今年8月25日，投资近1300多万的具有风能实时监测、短期和超短期预测功能的风电功率预测系统通过国家电网公司组织的验收。”工作人员告诉记者，随着这些系统的投运，就像为调度中心在风电场安装了“千里眼”，远在兰州也能随时掌握每个风电场的发电状态，便于调度指挥，在风小或无风时及时用其他火电、水电调配上网电源。

　　正如记者在玉门黑崖子风电场所见，风电有功智能控制系统的应用，能够及时调配各风电场的上网计划，提高了空闲电网断面的利用率，为风电场效益最大化提供了强有力的技术支撑。据介绍，仅这套系统就为酒泉风电基地增加风电上网发电量7.05%，累计增发电量1.42亿千瓦时。

　　“今年，我们启动了‘风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发’先进能源领域智能电网关键技术研发(一期)项目，这是国家高技术研究发展计划重大项目的课题之一，重点研究大规模风光电集群的有功、无功电压和安全稳定控制策略，建设酒泉风电场、光伏电站集群控制系统，全面提高大规模风光电集群响应大电网调度的能力，缓解大规模集中开发可再生能源与电网协调的矛盾，促进大规模风电、光电基地持续稳定健康发展。”甘肃省电力公司风电技术中心主任汪宁渤说。甘肃省电力公司已成为承担新能源领域国家科技项目最多的网省公司之一，在为甘肃大规模风电基地的跨越性发展提供技术支撑的同时，为我国大规模风电基地集中开发、远距离送出的发展模式探索道路、破解难题和总结经验。

　　国家电网甘肃省电力公司依靠科技创新助力酒泉风电

　　11月2日，记者在酒泉风电基地华电玉门黑崖子风电场了解到，国家电网甘肃省电力公司近年来针对风电上网开发的各项技术成果在风电场发挥了重要作用，有效提升了风电发电水平。

　　黑崖子风电场场长郭进学告诉记者，目前，该场应用的风能实时监测、短期和超短期预测预测系统、大型集群风电有功智能控制系统以及无功补偿系统，使风电场能更好的追风发电。

　　从甘肃省电力调度中心方面来说，风电有功智能控制系统对实时监测系统潮流和风电场出力，合理调整控制各风电场及常规电源发电出力，优化电力系统运行方式，实现酒泉地区风电总出力最大化发挥了巨大作用。

　　从风电场方面来说，场长郭进学对风电有功智能控制系统的各个模块功能如数家珍。在这个系统上，郭进学能看到甘肃电力调度的“三公”，而这也是他对风电调度的迫切希望。在风电有功控制系统上，他说酒泉所有并网的17家风电场上网外送的当前出力及计划出力在甘肃电力调度中心的统一调配下进行，甘肃电力调度中心对各个风电场的并网情况了如指掌，各风电场也能看到甘肃电力调度的“公平、公开、公正”调度，因为风电场有关的调度信息是公开的。

　　华电玉门黑崖子风电场总装机96兆瓦，至2011年10月31日，已安全发电1.23亿千瓦时。在为记者介绍情况的短时间内，一车风吹过，系统显示，华电玉门黑崖子风电场的瞬时出力很快从2000千瓦上升到了20000多千瓦，郭进学在查看了网上送出裕度空间后，马上要求运行人员通过系统向甘肃电力调度中心申请更多出力，调整出力计划。

　　郭进学说，“每一次发电出力的调整和申请，那可都是风电场的效益啊！”虽然系统安装前期花了一部分钱，但这个系统的安装，对于风电场掌握合理调整控制发电出力、优化电场运行方式、为实现风电出力的最大化，从而实现效益的最大化发挥了重要的作用。

　　据了解，风电有功智能控制系统的应用，为酒泉风电基地增加风电上网发电量7.05%，累计增发电量1.42亿千瓦时，科技成果的应用，为风电场效益最大化提供了强有力的技术支撑。

　　早在2008年，甘肃省电力公司就成立了风电科技项目组，确定了包括“风电接入后无功补偿及电压控制技术电网研究、风电接入后的系统稳定控制技术研究、电网风电接纳能力研究、风电功率预测系统开发应用、风能实时监测系统开发应用和风电接入经济性研究”等6个子项目的风电涉网科技课题。

　　今年甘肃省电力公司还将启动“风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发”国家高技术研究发展计划(863计划)重大课题。2010年上半年启动“电网友好型新能源发电关键技术与示范应用”国家高技术研究发展计划(863计划)，以解决大规模风电并网矛盾，为实现大规模风电基地的跨越性发展提供技术支撑，促进酒泉风电基地持续稳定健康发展。 (程红平)

　　甘肃电力公司千方百计为酒泉风电外送提供支撑

　　今年底风电并网容量预计达540万千瓦

　　记者在330千伏玉门变电站现场采访了解到，国家电网甘肃省电力公司依靠科技进步，加大服务风电外送投资力度，加强电网运行管理，优化电网结构等方式为酒泉风电外送提供支撑，提升风电并网外送能力。

　　酒泉超高压输变电公司变电运行工区主任工程师吕道鑫告诉记者，330千伏玉门变电站是国家电网甘肃省电力公司专门为酒泉风电外送投资建设的变电站，2008年3月开工建设，2009年1月建成投运的。主要是为了满足风电接入，实现大规模的风电外送和风电并网而建设的。该站运行近三年来，为风电外送累计上网电量近30亿千瓦时。

　　为服务酒泉风电外送建设的330千伏玉门变电站目前共有6条110千伏线路和1条330千伏线路专门用于风电接入，同时分别预留了3条110千伏和330千伏线路间隔。该站还接入了装机容量为2万千伏安的小水电，并有两条110千伏线路作为电源点与大电网直接连接，互相供电，进一步优化了电网结构，使风电上网变得更加可靠。

　　据悉，随着酒泉千万千瓦级风电基地一期工程风电场陆续并网发电，预计到今年年底，酒泉风电基地并网运行的风电装机容量将达到540万千瓦。仅玉门通过330千伏嘉(峪关)玉(门)双回线，并入酒泉750千伏变电站上网的风电就达130万千瓦，其中110千伏电压接入装机70万千瓦，330千伏电压接入装机60万千瓦。

　　根据《甘肃风电“十二五”发展规划》，十二五期间，酒泉风电基地二期工程将在风能资源丰富、建设条件相对较好的瓜州县北大桥、安北、玉门市七墩滩、麻黄滩及肃北县马鬃山等四个区域建设装机容量为800万千瓦的风电工程，将对应投资建设13个330千伏升压变电站。为适应酒泉风电基地二期工程800万千瓦风电送出的需要，国家电网公司组织开展了西北电网“十二五”修订工作，加快了西北电网与新疆750千伏第二通道联网工程建设步伐，同时规划酒泉至湖南株洲正负800千伏直流联网输电工程，为酒泉风电健康发展提供强有力的电网和技术支撑。目前，这些项目正在有序实施中。(陈述军)

　　积极探讨解决大规模风电并网难题

　　国家电网甘肃电力研发多项技术应用风力发电

　　记者在酒泉采访了解到，甘肃省属全国风能资源较丰富的省区之一，风能资源理论储量为2.37亿千瓦，居全国第五位。截至今年9月底，甘肃全省并网运行风电场已有30座，风电总装机达到440万千瓦，同比增加325%，占甘肃全省发电量的18.1%。国家电网甘肃省电力公司积极探讨，多途径解决酒泉风电基地大规模风电并网难题，有效提升风电利用率。

　　据悉，酒泉风电基地建设正在有序推进，预计今年年底酒泉风电基地并网运行的风电装机容量将达到560万千瓦，成为全世界集中规模最大的风电基地之一。目前酒泉风电并网在一定程度严重威胁电网安全，为解决大规模风电集中并网影响电网稳定难题，国家电网甘肃省电力公司成了专门机构，研究探讨解决方案。

　　方案提出：第一，加强沟通，做好电网规划与电源规划的衔接，做好电网规划与电源规划的协调同步，以电网规划引导电源规划。统筹电源开发时序和电网建设周期，将风电配套电网工程纳入风电基地建设前期工作，做到电源项目与电网配套送出工程同步核准，同步建设，同步投运。

　　第二，进一步抓好并网和运行管理，加大监管力度，适应风电发电规模发展的需要。组织开展风电发电并网接入、验收、安全运行有关问题的核查，提高设计、施工质量，制定国家相关强制性技术标准，降低风电发电对电力系统安全稳定运行的不利影响。

　　第三，加强监管，进一步做好风电发电并网安全性评价、风电发电调度管理等工作，从制度上提升对风电发电并网及运行的监管力度。加强对风电非正常脱网等方面的考核，对低电压穿越能力、动态无功补偿装置及风电场电能质量不满足系统运行要求的风电场要求尽快进行整改。

　　第四，加快外送通道与火电电源建设，满足电网调峰、调频的需要，实现甘肃电力风、火电“打捆外送”。风电大规模并网发电后，仅仅依靠甘肃电网水电、火电等常规电源调峰，无法满足电网安全运行的需要，尤其今年年底一期风电全部投运后，调峰电源严重不足，须尽快新建调峰火电电源，启动±800酒泉至湖南特高压直流外送工程建设，实现甘肃电力“风火打捆”外送消纳。

　　第五，争取政策支持，向国家争取大规模可再生能源基地远距离输送的配套建设、运营补偿辅助服务补偿政策，落实酒泉地区风电电力、电量在全国范围的消纳方案及其配套的政策，并通过建设坚强智能电网，有力促进甘肃省重点能源发展战略的实现。

　　(高建玺)

　　河西750千伏输电线路为风电外送发挥显著作用

　　记者从国家电网甘肃省电力公司酒泉超高压输变电公司了解到，甘肃电网建设投资最大、建设周期最短、线路最长的河西750千伏输电线路正在为酒泉风电基地风电大规模外送发挥显著作用。该输电线路自2010年11月3日建成投运以来，已累计输送甘肃酒泉风电62.6亿千瓦时。

　　据悉，甘肃酒泉千万千瓦级风电建设发展迅猛，在甘肃电网中的比重日趋增加。据统计，2011年1月1日至10月26日，甘肃省风电发电量比去年同期增长了273%，某些时段风电已经成为甘肃电网仅次于火电的第二大电源。

　　国家电网甘肃公司采取有效手段，积极开展风电调度技术和策略研究，开展区域风电短期、超短期负荷预测研究，不断提高预测精度，将预测结果作为安排风电场发电计划的依据。研发并投运酒泉风电有功智能控制系统，不断完善河西电网安全自动装置控制策略，在现有网架情况下，依靠科技攻关、精心调度有效提高河西750千伏输电线路的通道输送能力。

　　为确保风电企业安全多发，国家电网甘肃省电力公司投资640多万元建设了有功智能控制系统，投资近1300多万建设风能实时监测、短期和超短期风电功率预测系统，实现了风电的公开、公平调度，最大限度的满足酒泉千万千瓦风电基地风电送出需求。

　　今年以来，随着大规模风电的并网，由风电场电气设备故障引起的大规模风机脱网事故频繁发生。针对严峻形势，甘肃电力调通中心狠抓落风电并网运行反事故措施，对新入网风电场严把关口，对已并网风电场从低电压穿越、汇集线路接地系统、电缆头、涉网保护、无功补偿、风机信息上传、调度运行值班和基础管理等方面加大检查、复查和排查力度，与风电企业风雨同舟，督促和帮助风电企业进行改造，不断提升风电场并网性能。 截至目前，甘肃电网风电场有21家完成接地系统改造，占在运风电场的75%，完成风机低电压穿越能力改造2573台，占总装机台数的80.4%；17家风电场已建风功率预测系统。甘肃省电力公司积还极安排甘肃电力科学研究院对13家由330千伏等级电压上网和6家110千伏等级电压上网风电场所配动态无功补偿装置的性能进行了测试，为风电企业配置合格无功调整装置排忧解难，有效提升了甘肃风电的送出能力。(高建玺)