探讨变电站所用电采用风力发电的可行性

王云　侯喆君

摘 要 湖北省地处中部内陆，煤炭、石油、天然气等传统资源相当贫乏，水能资源比较丰富，过去全年处于紧张状态，丰水期紧，枯水期更紧，因此充分利用风能等可再生资源，这也是实现湖北省能源供给可持续发展的重要手段。本文以风能资源丰富湖北利川某地新建变电站采用风力发电系统作为所用电，简要分析变电站所用电采用风力发电的可行性。

【关键词】所用电 风力发电 效益

由于经济发展对能源需求持续增长，随着煤价的不断上涨，以及火电环保投入的大幅增加，火电成本有进一步上涨的趋势，而全球油价维持高位，天然气价格不断攀升，另外，化石燃料使用带来的环境问题日益引起世人关注，清洁可再生的新能源引起全球的关注。在各类新能源中，风电是技术相对成熟、最具商业开发条件、成本相对较低的一种，相关政府部门也出台了多项有益于风电产业发展的政策。依据《我国风力发电度电成本的分析与预测研究》，2015 年风电将具备同火力发电上网竞争的实力（0.45 元/kWh）。

变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过变压器将各级电压的电网联系起来。同时，变电所也需要消耗一定量的电能来保障系统的正常运行，变电所的用电量由照明、生产用电、采暖通风等几部分组成。一个中型110kV站或者220kV每年耗电约10～20万度电左右。

如果变电所能够合理使用所用电量，如在风能富集的地方采用风力发电技术，解决所用电基本耗能，其节约的电量供给用户，将会创造更多的经济效益、社会效益。按照1个中型变电站每年耗电12万度、发电标煤煤耗每千瓦时350克计算，每年可节约标煤42万吨，减少二氧化碳排放130吨，减少二氧化硫排放0.65吨。

1 资源状况

1.1 气候资源

本文站址为湖北恩施某地，该站址位于海拔1462米，此处高山，年平均日照1000—1350小时，属太阳能资源资源较差地区。但此处位于山顶，由于特殊的地形和气流循环，形成了一个较大的风带，常年盛行东南风。

1.2 光伏、风力发电方式选择

依据《年平均风功率密度图》、《中国全年风速大于3m/s小时数分布图》，据资料显示此地区的风能资源占全省的28.4%，是湖北省风能聚集之地，风能资源丰富。考虑到风电成本仅为光伏成本的50%，再依据《中国太阳能、风能互补分布图》，此处不建议风光互补，故综合考虑在本站选用风力发电作为所用电源较为合理。如图1、图2所示。

2 变电站所用电风力发电可行性

2.1 变电站站用电负荷统计

为表述方便，以新建一座110kV中型变电站为例，按终期规模统计，经计算，所用电负荷最大负荷为53.15kW，扣除季节性空调用电，平时负载为17.15kW。年用电量估算为197768度（空调按夏季、冬季各用2个月计算）。

2.2 站用电方案选择

站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。

（1）方案站用电电源方案：所用变采用单母分段接线，分别由1台100kW风机、1台常规站用电（所用变容量为100kVA）供电。正常由风力发电系统供电，检修时采用常规站变供电，明备用。

（2）方案站用电电源方案：所用变采用单母分段接线，分别由2台常规站用电（所用变容量为100kVA）供电，正常分列运行，暗备用。

3 所用电采用风力发电效能分析

3.1风力发电选择

按上面计算得知，本站每年估算用电量为197768度。

经计算本工程拟选用100kW 风机1台，控制逆变器为100kVA；蓄电池组为5组；每组1000Ah。

若平时不考虑空调，风力发电机平常风速下（5m/S左右），查100kW风机功率曲线发电机出力可保证18kW出力，亦即时满足此要求，考虑到风电场建设场地要求，本站因场地限制，仅能布置1台风机，故本工程拟选用100kW风机1台。

故在实际工程中，A方案选用以下站用电电源方案：选用1台100kW风机作为站用电源；另设1套常规站用电，方便风力发电设备检修时方式灵活倒换；B方案选用则选用2套常规站用电源（高压开关柜内安装所用变80kVA），即设置2套常规站用电（高压开关柜内安装所用变80kVA）。

3.2 效能分析

3.2.1资金投资

（1）方案A：采用风力发电设备，投资约100*0.5万元/kW=50万元；再考虑1台所变7.26万元（2014.7月价），首期投资为57.26万元。按风力发电设备通常使用寿命20年计算。贷款利息按建设期贷款利息执行中国人民银行颁布的新利率（五年期以上）6.55%（实际利率6.71%），计息额按总投资的75%计算，并考虑在第10年电池更换费用10.0万元。

（2）方案B：2台所用变柜设备购置约14.52万元。

3.2.2 投资比较

为简单起见，本计算未计算新能源补贴电费的效益。

方案A：无。

方案B：年电费按公司平均售电价（0.42度/元），约需要费用为：（197768）*0.42=8.31万元。

也就是说对方案A而言，当年节约的电费除抵消利息、结余还贷，20年还贷后还产生100.50万元价值。

对方案B而言，每年共投入了还贷利息1.32万元、电费8.31万元，共计9.63万元。20年共花费9.63*20=192.57万元。

即A较B方案：20年共节约费用=192.57+100.50=293.07万元。经济效益相当可观。

4 结论

在风能条件较好的情况下，变电站选用风力发电做所用电电源不仅可行，而且将产生巨大的经济价值。

参考文献

[1]杨宏青，刘敏，冯光柳，周月华，万君. 湖北省风能资源评估[J].华中农业大学学报，2006（6）.

[2]金建范 关于湖北省风力发电开发的探讨[J]. 湖北电力，2000（06）.

[3]解建宁，高辉，韩仁德，我国风力发电度电成本的分析与预测研究[J] 神华科技，2009（10）.

作者单位

国网十堰供电公司电力经济技术研究所 湖北省十堰市 442000endprint