杨再敏，靳慧龙，石永富

（国家电网内蒙古东部电力有限公司电力调度控制中心，内蒙 呼和浩特 010020）

1 蒙东电网风电运行问题分析

1.1 蒙东电网及风电发展概况

蒙东电网位于内蒙古东部地区，辖区包括相互独立的呼伦贝尔、兴安、通辽及赤峰四盟市电网。截止2013年底，蒙东地区电网装机容量2 336 kW，其中火电装机1 553万kW，占总装机容量的66.7%；风电装机743 kW，占总装机容量的31.5%，风电装机比例位于我国省级电网的前列。蒙东电网是典型“大电源、小负荷”外送型电网，已形成由12回500 kV交、直流线路构成的联络线外送通道。

蒙东地区拥有丰富的风力资源，是国家规划的8个千万kW级风电基地之一。近年来，蒙东地区风电产业发展迅速，装机容量从2009年年底的200万kW增长至现在的752万kW，年发电量从30亿kW·h增至140亿kW·h，装机和发电量年均增长率均达50%。蒙东电网已成为全国风电消纳水平最高、发展最快的省级电网之一。

1.2 风电运行存在的问题

蒙东地区风电装机容量大，外送通道输送容量不足，弃风限电问题时有发生。风电接入系统后，其随机性、间歇性、反调峰性的特性给系统的运行和稳定带来一定影响，对电网调峰、调频、电压稳定的能力提出更高要求。蒙东地区发展风电需要解决的问题主要包括以下几个方面：因电网网架原因限制风电情况较多；电网调峰与接纳风电矛盾突出；技术装备和管理水平有待提高；风电消纳市场空间不够；各地风电上网水平不均衡等。

2 蒙东地区风电消纳问题研究

近年来，蒙东地区风电利用小时数不断提高，但受东北区域负荷增长放缓影响，东北电网调峰形势更加严峻，在东北区域内的风电消纳空间已十分有限。2013年蒙东地区风电限电电量23.7亿kW·h，风电限电电量占风电可发电量比例为14.5%。因此，如何进一步提高地区风电消纳水平，减少“弃风限电”仍是当务之急。

2.1 定性分析

表面看，蒙东风电“瓶颈”的原因可以简单归结为电网建设进度滞后，电网送出能力不足，但风电消纳能力不足才是风电发展的关键制约“瓶颈”。由于蒙东地区电力负荷较小，地区负荷不能够平衡并网机组出力，外送负荷比重偏大，导致蒙东电网受外部电力市场影响较大，从而造成蒙东地区并网机组出力受限，机组利用小时数偏低，风电消纳困难。

结合蒙东电网与东北电网实际情况分析蒙东地区并网风电“弃风限电”问题的主要原因有以下几点。

1）统一规划功能减弱是产生“瓶颈”的直接原因。电源、电网应统一规划，但电力体制改革以后电源、电网统一规划的功能逐步减弱，在风电连续多年超常规发展的背景下，统一规划减弱造成风电与电网建设速度不同步的矛盾逐步显现，统一规划功能减弱、不执行规划和规划管理控制不严是风电面临送出“瓶颈”的主要原因。

2）蒙东电网所辖地区电网分片接入东北电网，外送市场单一，东北地区近年经济发展缓慢，负荷增长乏力，对外部供电负荷需求较低。且东北电网与华北电网联络通道不足，向华北等内地电网输电能力不强。

3）电源调峰能力不足，挤占了风电发电空间。蒙东电网供电负荷小，且存在负荷性质单一，峰谷差大等特点。在外送通道输送负荷容量受限的情况下，由于冬季火电供热机组较多，占用风电外送通道形成风电“弃风限电”。

4）蒙东电网部分地区电网由于大量风电接入，存在一定容量的网架热稳定受限问题。

2.2 定量分析

下面以冬季系统高峰负荷时段数据为例，参考相关潮流断面控制极限及相关稳定规定，对风电消纳问题进行定量分析。蒙东电网风电装机分布见图1。

截至2013年底，蒙东地区并网风电容量742.8万kW，见图2。根据潮流计算结果得出最大消纳风电出力427.3万kW。如果考虑风电最大同时率为80%，受限出力166.9万kW、限电率为28.1%。由于网架热稳定受限出力101.3万kW，占额定容量的13.6%，其他限电负荷均为网调稳定规定及电网调峰原因所致。

图1 蒙东电网风电装机分布图Fig. 1 Wind power distribution in Eastern Inner Mongolia grid

图2 蒙东风电消纳及限电分析图Fig. 2 Analysis diagram of wind power digestion and power cut-off in Eastern Inner Mongolia

其中“最大消纳风电出力”由规定条件下的潮流计算所得，“受限出力”=并网风电容量-“最大消纳风电出力”，80%同时率=并网风电容量×80%。

下面以通辽地区为例，分析如下：

通辽地区风电装机容量387.93万kW，电网冬季负荷高峰时段最大消纳222.45万kW，限制出力165.48万kW、限电率42.65%，如果考虑风电同时率最大为80%情况，限制出力87.89万kW、限电率为28.32%。其中由于网架热稳定受限出力69.975万kW（主要指宝岭线、梨通线和个别风场汇集联络线），占额定容量的18.03%，其他限电负荷均为网调稳定规定及电网调峰原因所致。具体限电明细如图3所示。

图3 通辽风电消纳及限电分析图Fig. 3 Analysis diagram of wind power digestion and power cut-off in Tongliao

以上定量分析数据均介于冬季系统高峰负荷时段，参考相关潮流断面控制极限及相关稳定规定计算所得。即便在供热期，调度部门在满足地区供热要求的情况下也尽力控制机组出力，以保证地区风电的接纳。另一方面，在系统负荷高峰期之外时间，网调实时控制调整各外送断面潮流并随着系统负荷减小，对风电的接纳能力会大大缩减。

3 解决风电消纳问题的措施

3.1 电网建设方面

加强电网建设，扩展风电消纳范围。目前蒙东地区和东北地区的电力主要在东北负荷中心辽宁地区消纳。受宏观经济形势影响在较长时间内东北电力市场增长缓慢，红沿河核电等大型机组不断投运，同时东三省都在大力发展风电，蒙东电力外送形势极不乐观，必须通过建设500 kV风电汇集站和电力外送工程实现更大范围的资源优化配置，从根本上解决蒙东风电发展的瓶颈。

加强电网统一规划，突出规划的引领作用。缓解风电送出能力不足的关键是必须坚持电源与电网统一规划的电力发展基本原则，严格电力发展规划的编制和审批程序，切实维护电力发展规划的严肃性；坚持以用电市场需求为导向的电源规划基本原则，在统一电源规划的框架内编制风电发展规划，通过统一规划引导风电持续健康有序发展，避免出现风电发展的市场“瓶颈”。

3.2 调度管理方面

加强全网实时调度管理，合理安排电网运行方式，发挥火电机组调峰最大能力，确保电网尽最大能力接纳风电。积极参与电监局火电机组最小开机方式的核定工作，在电网调峰困难时期，严格按照最小运行方式安排火电机组开机方式，尽最大能力留出网架输送裕度和电网备用容量，提前为风电上网提供最大空间。合理安排线路检修计划，对于影响风电上网的线路计划检修作业，尽可能安排在来风概率较低的季节和缩短其检修作业时间，进一步降低线路检修对风电接纳的影响；以风电接网技术标准为依据进行风电场接入系统审查；以“电网友好型风电场”为理念，继续推进风机涉网技术改造，提高风电安全稳定运行水平。

3.3 技术装备方面

创新控制技术，研发智能稳控系统，提高大容量风电送出基地的送出能力。面对网架结构在短期内无法得到改善的现实，通过研发智能稳控系统，提高蒙东风电的风电接纳能力。

开展风电供热试点建设，积极配合地方政府和风电企业开展风电供热示范点的建设工作，优先选择电网、厂址建设等外部建设条件好的区域和亟待建设热源的新建区域进行风电供热建设；在保障供热企业、风电企业、电网企业各参与方权益的情况下，选取最优的风电供热方案，尽最大努力消纳风电。

3.4 政策支持方面

研究弃风再利用鼓励政策。针对电网风电就地消纳困难的问题，需要向政府有关部门建议研究弃风再利用的电价鼓励政策，以优惠电价鼓励生产企业在弃风时段启动用电负荷，移峰填谷，降低电网用电峰谷差，以实现弃风电量再利用，提高电网在用电低谷时段的风电接纳能力，并促进地方经济发展。需要政府有关部门在风电等清洁能源接纳方面出台相应细则，以处理火电年度发电计划与风电接纳之间的矛盾。

4 结语

近些年，随着风电在电源结构中所占比重的不断加大，风电对电网安全稳定运行、调度运行管理的影响日益显著，地区风电发展与系统安全运行的矛盾逐步显现，弃风现象不断出现，风电消纳已经成为影响蒙东地区风电健康发展的关键问题。本文在分析蒙东风电运行特点的基础上，研究了风电消纳的关键问题，并总结之前的成功经验，提出了促进风电消纳的措施和建议。蒙东电力公司已积极采纳践行以上措施建议，积极促进风电消纳，推动清洁能源发展。预计未来五年，蒙东风电并网装机容量总体将保持平稳增长，风电运行指标将创新高。随着呼伦贝尔至山东特高压直流工程、500 kV开鲁汇集站、500 kV科新工程和500 kV赤峰风电汇集站工作的持续推进，蒙东风电外送瓶颈将得到极大缓解。

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