传统高压直流用于大规模陆上风电传输的经济可行性

2019-02-13李桂超

数字通信世界 2019年3期

李桂超

（广东省风力发电有限公司，广州 510630）

近年来风电的广泛应用，为人们的日常生活与工作提供了诸多的用电便利条件，加深了不同省市、地区之间的沟通与联系，有效缓和了部分地区用电紧张的问题。风电主要分为两种：陆上与海上，当前我国在陆上风电应用方面经验丰富，在全国诸多地方均有分布，而海上风电正处于不断发展的阶段，所以本文的研究对象即为陆上风电。为了满足诸多人的电能使用需要，要求进行大规模风电的有效传输，以此保证用户用电的安全性以及可靠性，当前应用较多的传输技术为高压直流（风力打捆）、交流，从经济可行性角度来分析效果一般，所以可以使用传统高压直流法来传输风电，该种传输技术的经济可行性较高。

1 传统高压直流概述

风电传输工作对于陆上风电场的工作效率和质量而言有着较大影响，如果选用的传输技术经济可行性较差，将会对风电场的经济效益造成不利影响，对于现阶段常用的一些风电传输技术的经济可行性进行系统分析，可知传统高压直流传输大规模陆上风电的价值高，值得在陆上风电场多进行应用。此种传输技术应用优势较为明显，较之于其它的风电传输技术而言，传统高压直流技术在传输运行期间一般不会受到外界因素的干扰，传输具有传输量大、传输速度快、成本较低等优点[1]。开展大规模风电传输工作时会借助于传统高压直流系统，在实际运行期间需要设置有功功率指令值，尽量让其恒定不变，即可完成传送风电的工作。其中系统中的此种功率值在调节时，需要参考确定的控制目标、风电波动性特点来进行，系统送端交流母线电压在直流有功功率等因素影响之下会出现巨大的波动情况，不利于传输工作的正常开展，需要对该电压值进行稳定处理。在实际电压稳定期间，技术人员需要重视电容器组（并联）、滤波器组的安装工作，以此来提供充足的无功功率，之后再将电流顺利的输送到交流系统中，实现良好的风电并网[2]。目前基于此种技术，提出了变功率控制传统高压直流传输风电的工作方案，本文即就是研究了该方案应用的经济可行性。

2 陆上大规模风电经由传统高压直流传输的经济可行性分析

2.1 理论分析

在传输方案经济可行性分析中，单位传输成本为最为关键的经济指标，该指标属于系统受端电能卖出单价与送端电能购入单价的差价。具体的研究方案共分为三种，其一为子方案1，即为先确定传统高压直流系统的额定功率，之后对于风功率标幺值进行明确，该值在低于0.1标准功率情况下，系统运行工作会直接停止。其二为子方案2，即为在系统运行停止后，可以进行功率补偿，应用调峰功率来调节系统功率，使得系统功率为0.1p.u.。其三则制定定功率控制下的传统高压直流系统，其中的调峰、基础电源属于火电，系统过载能力约为10%，观察风功率标幺值情况，如果在系统额定功率1.1之上则放弃该部分风电，这一部分成本需要囊括在系统送端[3]。三种方案确定后得出三种不同情况的系统负荷时间曲线图。

2.2 传输系统在变功率控制下的分析

假设一处陆上风电场，总体的装机容量共计为10GW，对其发电功率的最大值进行设定，可知为7GW，便可以得出风场出力曲线图。评估系统传输经济性时，明确系统参数，即为每千瓦的建设成本与每年的维护成本分别为3000元左右；传输期间的线损率在4%以上，7%以下；额定电压处于800千伏左右，而1.1p.u.则为系统的过载能力，0.4%则为变压器损耗率。购买每千瓦时的风电、调峰能量以及基础能量采购价格分别为0.5元、0.9元、0.3元。因此计算不同方案的经济成本，可以了解到要对前两个子方案进行传输成本比较，两种方案中的传统高压直流传输系统分别应用不同的定功率计算传输成本，最终的成本数据在具体功率的变化中，会随之发生变化，如系统送端仅传输风电，此时系统额定容量处于较低的水平，成本也可以得到有效控制，支出资金较少；而在第二个方案中，分析结果则表明基于该方案的等效额定功率运行时间远高于前一种方案，而且每千瓦时的风电传输成本低，约为0.1元，过载运行时间也较长，从风电场单一的传输风电成本来看，子方案2经济性略高一些，传输的风电能量较多[4]。但是需要注意子方案2运行期间，常需要采购火电来发挥调峰能量的作用，但是结合生成的曲线图来看确定的系统方案送端自身具有基础功率，借助于这些功率便可以完成低成本的风电传输工作，无需应用调峰功率可以起到节省成本的目的，所以从总体来看子方案2的经济性高。

2.3 经济可行性对比分析

基于变功率控制的传统高压直流传输的子方案2，需要和子方案3作以经济性比较，分析结果可知：计算两个方面的经济成本过程中，对于未来采购煤炭资源作为能量的价格进行了预估，通过计算得出了两个方案在不同时期的成本。其中以2017年为例，通过采购能量的单价价格的计算，仅为风电传输的情况下，方案3风电传播量多且成本低，主要是基于调峰能量的调节，如果调峰能量较小时方案3的成本会非常高。方案2运行期间存在基础功率，需要采购的调峰能量显著降低，从而可以对传输成本进行合理控制。因此采用传统高压直流的风电传输系统时，需要对送端基础电源情况进行良好的把握，要求该电源略高于标准容量，以此可以降低传输成本[5]。同时以2022年为例，此时煤炭资源数量愈来愈少，资源价格逐渐飙升，再次分析两种方案的经济性，可知该年度需要支出的风电传输资金总额高于2017年，而应用方案2可以尽量减少传输成本的支出金额，与子方案3比较具有显著的成本降低优势，传输风电的竞争能力显著提升，基础电源容量值可以控制在较低的水平。因此通过本文的研究发现变功率控制传统高压直流系统在传播风电时，需要风电场注意调峰能量的购买工作，以此使用此种能量来调节与控制大规模风电传输时过高的成本，所以方案2的经济可行性理想。

3 强化大规模陆上风电传输经济可行性的对策

当前陆上风电传输工作基本需要借助于传统高压直流来完成，但是经济可行性问题制约着该项传输工作的有效进行，所以需要陆上风电场依照以下途径为传统高压直流传输工作的有效开展，降低传输时的经济风险提供助益。首先陆上风电场需要制定基于传统高压直流传输电能资源的管理机制，在其中需要对传输时相关参数、标准、安全传输以及传输工作管理组织结构等内容做出明确的说明，以便风电场管理人员可以依照制度中的内容完成具体的传输管理工作。其次加强传输成本控制理念的渗透教育，当前很多陆上风电场修建的规模较大，应用的相关设备较为先进，所以整体的风电生产、传输工作所需的成本较高，所以需要在内部进行依托传统高压直流传输的成本控制教育，以此增强工作人员的成本控制意识，能够在工作中严格按照传统高压直流传输的相关要求进行工作，科学合理的编制传输方案，保证风电场可以在资源传输工作中获得较高的经济收益。