关于昌吉电网新能源消纳能力的研究

马金仓 杨俊 李宝同

【摘要】昌吉电网新能源开发项目主要包括风电场及光伏电站。新能源是非常重要且储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕。因此，利用新能源发电受到世界各国的高度重视，发展速度日益加快。但是新能源发电出力具有随机性和间歇性的特点，并具有明显的反调峰特性，新能源项目并网后将加大系统调峰容量的需求。所以，消纳能力的研究对于确保电网的安全、稳定运行，保证供电的安全可靠性具有重要的理论和现实意见。

【关键词】昌吉电网；新能源消纳

我国风电发展迅速，截至2014年底风电装机容量已超过100GW，但弃风问题十分严峻，2014年弃风电量为13TW˙h，折合经济损失65余亿元。一个科学合理的风电规划对于减缓风电弃风问题与维持风电的可持续发展至关重要，而风电消纳能力的评估结果可以作为风电规划的有力依据。

昌吉州风能资源丰富区均位于东部区域，昌吉州北部的广大沙漠地区属于太阳能资源较为丰富的地区，日照充足，并且距离电网覆盖地区较近，具备较好的光伏发电开发潜力。因此，为了更加合理有郊的开发昌吉州新资源项目，需依托昌吉电网的发展，合理布局风、光电站，规划建设时序，以减少弃风、弃光等现象。

一、昌吉能源开发现状

（一）风能资源

昌吉州地处新疆天山北麓、准噶尔盆地东南缘，是西风气流自西向东穿越新疆的必经之地，因天山山脉和北塔山形成“两山相夹”地形，风能资源在州内奇台县、木垒县较为丰富。昌吉州风能资源主要分布在奇台县北部，木垒县老君庙、四十个井子、大石头等区域。

（二）光伏资源

昌吉州总面积7.39万km2，草场面积约6880万亩；有可耕地1057万亩，常年播种面积450多万亩；森林总面积575.7万亩，森林覆盖率4.1%。相对来说光伏发电可利用土地非常广阔，为开发利用太阳能发电提供了很好的土地资源条件。

昌吉州北部的广大沙漠地区属于太阳能资源较为丰富的地区，日照充足，并且距离电网覆盖地区较近，具备较好的光伏发电开发潜力。

二、新能源消纳存在的问题

昌吉电网电源以火电电源为主，仅有少部分新能源装机。目前昌吉电网已新能源项目均以110kV及以下电网等级分散接入系统，所发电力就地消纳后，盈余电力送往主网消纳。

昌吉中西部电网主要断面为米宁线+宁宫线+头昌线断面，受其断面送出极限限制，中西部地区电源点出力大小需进行控制；昌吉东部电网主要断面为乌-阜东-池双线+康池线+池天线+乌彩双线断面，断面最大传输功率为1500 兆瓦，昌吉东部电网乌阜东双+康池+池天+乌彩双，接近极限运行。

（一）已投运新能源项目消纳存在的问题

昌吉电网已投运风电场99MW，能够满足风电场送出需要。昌吉电网已投运光伏电站容量相对较小且分散接入，对电网影响不大，受个别变电站主变容量限制，存在小范围弃光的可能。

冬季小负荷期间，35 kV特变电工碧流河光伏电站装机受110 kV农工变主变容量限制，碧流河光伏电站出力消纳困难；35 kV新风水岩光伏电站和特变电工土墩子光伏电站受110 kV上户沟变主变容量限制，碧流河光伏电站出力消纳困难。

（二）规划新能源项目消纳存在的问题

（1）昌吉州煤炭资源丰富，火电开发速度较快，严重制约新能源项目消纳空间。

昌吉是新疆3个储量大于3000亿吨的超级煤田之一，是新疆发展煤电煤化工产业不可多得的宝地。作为新疆新型工业化建设的重点地带，准东地区煤电煤化工产业带的建设与发展对未来新疆新型工业化进程具有举足轻重的作用。

昌吉州规划期内火电项目开发较多，且大部分为大机组。规划期内昌吉电网火电装机容量较大，且大部分集中于昌吉东部电网，而昌吉电网新能源规划项目大部分也集中于昌吉东部区域，因此，受火电电源开发容量的限制，昌吉东部电网能源消纳能力有限。

（2）本地消纳能力有限，外送网架较为薄弱，无法满足新能源项目的大规模开发

随着昌吉州社会经济的快速增长，昌吉电网负荷也得到迅速发展，但由于大工业负荷基本都配置了自备火电厂，且昌吉电网公用火电装机较大，因此，新能源项目在本地消纳能力有限，需外送至新疆主网或通过直流外送消纳。

根据昌吉电网规划，在规划期内，随着相关750kV输变电工程的陆续投运，昌吉电网外送输电能力得到了一定的提高，但由于昌吉东部风能、太阳能资源丰富，可开发装机较大，依托规划中的网架仍无法满足新能源项目的大规模开发。

（3）新能源大规模开发受电网调峰能力的限制

风电、光伏电站由于其出力的不稳定性，需主网提供大量的调峰容量以保证电网的安全可靠运行。昌吉电网火电容量装机较大，调峰容量丰富，可满足一定的新能源项目开发。

三、建议

（一）加强风电场发电计划管理

为更准确地预测风电发电，应完善风电场风功预测系统建设，严格执行发电计划管理，进一步强化风电场发电计划申报体系，加强风电发电的预知性与计划性。同时，建议政府相关职能部门尽快出台风电管理考核办法，充分调动风力发电企业规范管理、参与管理的积极性，共同提升电网风电消纳能力。

（2）加强需求侧管理

受国家产业政策及电价政策（取消峰谷分时电价等）影响，工业用电比重逐步减少，居民、商业等第三产业用电比重逐步增加，导致电网峰谷差快速增长，导致电网调峰手段将逐渐难以满足电网调峰需求，建议政府及电力监管部门考虑恢复分时电价政策，减少电网峰谷差，提高调峰能力。

（3）加强机组一次调频及自动发电控制管理

风电机组的频繁投停及随风速变化的功率调整必将给电网的频率调整带来压力。运行机组的一次调频功能可在几秒内快速改变机组的出力， 是维持电网供需平衡和保持频率稳定最快捷、有效的手段。调度侧实现对电厂一次调频功能的在线监测及数据处理、评价， 出台奖惩制度， 敦促、鼓励电厂机组功能达到调度要求。

（4）适时建设调峰电源

虽然“十三五”期间，昌吉电网调峰容量较为充足，但就新疆全网來看，调峰容量严重不足，影响着新能源项目的开发建设。因此，建议在“十三五”及以后，适时加快自备电厂参与调峰进度，并建设大型抽水蓄能调峰电源。