酒泉千万千瓦级风电基地面临的巨大挑战及应对措施汪宁渤 【摘要】一、甘肃酒泉风电基地的基本情况rn（一）酒泉风能资源情况rn甘 肃省是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kW,居全国第 五位,10m高度的风能资源技术可开发量约为4000万kW,可开发利用的风能资源 居全国第三位.甘肃省的风能资源主要集中在酒泉地区，酒泉地区位于甘肃省河西走 廊西端,占甘肃省面积的42%,酒泉地区南部为祁连山脉，北部以马鬃山为代表的北 山山系，中部为平坦的沙漠戈壁,形成两山夹一谷的有利地形，成为东西风的通道，风能 资源比较丰富.【期刊名称】风能 【年（卷），期】2010（000）002 【总页数】3页（P41-43） 【作者】汪宁渤 【作者单位】甘肃省电力公司风电技术中心【正文语种】中文一、甘肃酒泉风电基地的基本情况（一）酒泉风能资源情况甘肃省是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kW，居全国第五位，10m高度的风能资源技术可开发量约为4000万kW，可开发利用的风能资源居全国第三位。甘肃省的风能资源主要集中在酒泉地区，酒泉地区位于 甘肃省河西走廊西端，占甘肃省面积的42%，酒泉地区南部为祁连山脉，北部以 马鬃山为代表的北山山系，中部为平坦的沙漠戈壁，形成两山夹一谷的有利地形， 成为东西风的通道，风能资源比较丰富。酒泉风电基地的风能开发利用主要集中在 玉门、瓜州、马鬃山三个区域内。该地区风速频率主要集中在4.0m/s12m/s, 年平均风速大部分区域都在5.0m/s6.5m/s，风能密度均超过150W/m2，是国 内适宜建设大型风电场的区域之一。（二）酒泉风电基地概况根据甘肃酒泉千万千瓦级风电基地规划报告，到2010年，酒泉地区总装机容 量将达516万kW，其中瓜州I 405万kW，玉门111万kW ; 2015年酒泉地区风 电装机容量达到1271万kW，其中瓜州640万kW，马鬃山400万kW，玉门 231万kW ;另外，2020年装机容量达到2000万kW以上及2020年以后装机 容量3000万kW以上的规划也已经基本编制完成，届时酒泉将建成全世界最大的 风电基地。目前，酒泉风电基地已经建成投产55万kW,另外461万kW已全部 具备开工条件，二期工程755万kW正在开展规划及前期工作。（三）酒泉风电基地的主要特点2010年底，酒泉风电基地计划建成投产风电项目516万kW , 2015年前投 产1271万kW , 2020年风电装机增加到2000万kW , 2020年以后达到3000 万kW以上。酒泉千万千瓦级风电基地作为世界上最大的风电基地，仅考虑已经 批复的2015年规划装机容量，已经比2008年底全国风电总装机容量还多，因此， 总规模巨大是酒泉风电基地基本特点。酒泉风电基地的风能开发利用主要集中在玉门、瓜州、马鬃山三个区域内，其中玉 门风电群距离兰州负荷中心的平均距离约为900km，瓜州风电群距离兰州负荷中 心的平均距离约为1000km，马鬃山风电群距离兰州负荷中心的平均距离约为1100km，整个酒泉风电群距离兰州负荷中心的平均距离约为1000km，如果考虑 在西北区域内消纳风电，距离负荷中心的平均距离更远，距离负荷中心1000km 以上是目前已知的距离最远的风电场。考虑到2015年1271万kW风电必须在全 国电力市场消纳，其距离负荷中心的距离更远，因此距离负荷中心最远、输电线路 最长是甘肃酒泉风电基地基本特点。为了满足2010年建成投产的516万kW风电的送出需要，2009年初开工建设的 酒泉千万千瓦级风电基地配套电网工程一750kV永登一金昌一酒泉一安西输变电 工程，建设规模为750kV双回输电线路近2x848km. 750kV变电站四座，变电 总容量840万kVA，河西750kV电网以及风电汇集工程总投资约115亿元。酒 泉风电基地所有风电项目直接或间接通过750kV电压等级接入系统，考虑2015 年1271万kW风电必须在全国电力市场消纳，需要建设电压等级更高的特高压直 流输电工程。酒泉风电基地风电的接入系统电压等级世界最高，送出工程建设规模 和投资世界最大。二、酒泉风电面临的主要问题在距离负荷中心1000多km以外的电网末端，建设全世界最大的千万千瓦级风电 基地，在为酒泉风电发展感到欢欣鼓舞的同时，也应该冷静地看到可能面临的巨大 挑战。（一）输送能力问题甘肃河西是目前国内输电距离最长、串联变电所最多的330kV电网，受到电网结 构的限制西电东送的能力仅为70万kW左右，不仅无法满足酒泉陆上“三峡”风 电基地的送出需要，考虑到张掖黑河等水电占用一部分电网送出能力以后，无法满 足现有的50万kW左右风电的送出需要。尽管甘肃省电力公司计划投资115亿元左右建设河西750kV电网以及风电汇集工 程，但经过分析计算常规河西750kV电网西电东送的能力仅为180万kW左右， 为了提高输送能力，与国内有关研究院所合作开展了深入研究后，采取国内外最先 进的750kV串补和750kV可控高抗等多项最先进的技术措施，同时通过750kV 电网与新疆联网以提高系统稳定水平和输送能力，将河西750kV电网西电东送的 能力提高到318万kW，考虑到风电机组发电的同时率和就近消纳部分用电负荷， 勉强能够满足94%以上概率条件下的516万kW风电送出，仍然有6%的时间风 电无法全额送出。2015年1271万kW以及2020年增加到2000万kW以上装机容量的风电项目， 依靠常规的交流电在目前技术水平已经无法送出。由于相关的技术研究工作开展的 时间较短，各种不确定因素难以充分考虑，即使采用了全世界最先进的正负 800kV特高压直流输电技术，能否有效地解决2015年以后的风电送出问题仍然 需要进一步研究。（二）调频调峰问题发电、供电和用电必须同时完成，决定了整个电力系统的总发电负荷必须随用电负 荷的变化而变化。由于风电具有间歇性、波动性和随机性的特点，风电的发电负荷 难以保持稳定。为了满足发、供、用同时完成的电力系统基本要求，必须有其他电 源承担起适应风电发电负荷变化要求而相应反向变化的发电负荷调整能力。为了满足2010年底计划建成投产516万kW风电项目的调峰需要，对于全省最 大用电负荷仅有803万kW的甘肃电力系统的调峰能力是一项严峻的考验；尽管 截至2008年底甘肃电网统调装机容量为1496万kW，考虑水电、火电机组运行 方式以及检修等因素的影响，能够承担风电调峰的发电能力仅为约150万kW， 根本无法满足2010年516万kW风电所需调峰能力的要求。依靠甘肃自有的水火电机组调峰是远远不够的，必须考虑西北五省区尤其用黄河中 上游水电参与调峰，但其中涉及到黄河水资源的综合利用，大规模跨省调峰的调度 管理模式和电费交易管理办法等一系列管理问题，另外还存在水火电机组能否适应 频繁调峰、电网能否适应系统潮流频繁大范围波动等技术问题。2015年1271万 kW以及2020年增加到2000万kW以上装机容量的风电项目，即使不考虑电力 电量能否在甘肃电网消纳的问题，在现有技术水平下西北电网的总体调峰能力已经 无法满足要求，需要在更大范围内或采用新的调峰技术才能解决调峰问题。（三）电力电量消纳问题2010年底酒泉风电装机容量达到516万kW，年上网电量约为103亿kW-h, 2008年全省统调范围内最大负荷803万kW ,省公司售电量529.22亿kWh, 受到国际金融危机的影响，全省用电需求增长趋缓，预计到2010年全省统调范围 内最大负荷950万kW ,省公司售电量560亿kWh。全省用电最大负荷仅为 950万kW，要消纳516万kW风电，从电力平衡的角度考虑几乎是不可能的。 省电力公司售电量560亿kW-h中要消纳103亿kW-h的风电发电量，从电量平 衡看似乎可能，但考虑到面临着水电、火电建设项目大批投产，全省用电需求增长 减缓的实际，如果516万kW的风电发电量全部在甘肃省内消纳，火电机组的利 用小时数将下降到3500h以下。因此无论从电力平衡、电量平衡方面考虑，2010 年516万kW风电在省内难以消纳，必须依靠整个西北电网进行消纳。2015年1271万kW及2020年增加到2000万kW以上装机容量的风电项目， 所对应的风电发电量分别约为250亿kW-h和420亿kW-h,必须依靠全国电力 市场消纳，因此风电消纳存在较大的不确定性。（四）系统稳定问题风电规模越来越大，接入电压等级越来越高，风力发电的间歇性将导致输出线路的 输送功率大幅度变化，进而引起线路充电功率的大起大落，电网必须具备足够的、 动态的感性和容性无功调节能力，才可能实现电网电压的有效控制。为了满足送出 能力的要求，河西750kV电网必须同时采取750kV串补和可控高抗等多项最先进 的柔性输电技术。另外，为了适应间歇性风电的需要，风电场升压站必须安装15% 20%的动态无功补偿设备（SVC或SVG），串补、可控高抗和动态无功补 偿设备等柔性输电技术在河西电网同时应用，不仅可能产生次同步谐振等问题，还 需要综合研究柔性输电的控制策略问题。由于超大规模风电场数学模型不完善，面 对超大规模风电的远距离输电问题，不仅缺乏实际运行管理经验，理论分析计算的 结论仍然存在不确定性，因此酒泉风电基地可能存在较大的系统稳定问题。2015年1271万kW以及2020年增加到2000万kW以上装机容量的风电项目， 必须通过特高压直流输电输送到华东或华北。750kV超高压交流与超远距离特高 压直流的组合，不仅在国内外缺乏建设与运行管理经验，而且还缺乏成熟的电网技 术理论支撑，理论研究和实际应用的现状决定了酒泉风电基地可能存在较大的系统 稳定问题。三、应对挑战的措施面对输送能力、调峰能力、电力消纳和系统稳定等方面的巨大挑战，化危”为 机”，在迎接挑战、破解风电发展难题的同时，促进甘肃电力又好又快的发展。（一）统筹兼顾风电与火电发展，促进河西电源基地的建设为了满足酒泉风电基地调峰的需要，按照国际上公认的火电与风电的结构比例应该 在1:5以上；不考虑省内其他电源参与电力电量平衡，同时保证酒泉风电全额、稳 定、经济、远距离送出，应该按照1:2的比例配备风电和火电装机容量。在加快酒 泉风电基地建设的同时，充分发挥外蒙古、新疆煤炭资源无法远距离外卜运的优势， 努力克服河西水资源短缺的劣势，加快河西地区电源规划的调整，争取配合风电基 地建设同步建成一批新的火电项目，努力建成以风电、火电为特征的河西电源基地。（二）统筹兼顾风电与电网发展，促进电网发展方式的转变加快电网建设是解决风电送出矛盾的有效途径，力争2010年年底前建成投产河西 750kV双回输电线路和风电配套送出工程，同时加快建设750kV与新疆联网工程， 基本解决酒泉风电基地一期工程的送出问题。适应酒泉风电基地二期风电送出的需 求，开展以电网结构优化为目的的电网规划调整，建成以坚强的超高压送端电网和 跨大区特高压直流输电工程为特征的甘肃电网，实现甘肃电网发展方式的转变。（三）统筹兼顾省内与省外电力市场，促进甘肃电力外送受到资源条件和地理位置的限制，甘肃一直未纳入国家西电东送”电源规划。甘 肃建成以风电、火电为特征的河西电源基地，有了稳定的电源保证，在甘肃乃至西 北难以消纳酒泉风电基地电力电量的情况下，将甘肃河西走廊建设成为国家西电 东送”电源基地；积极争取消纳可再生能源的有关政策，落实华东、华中或华北电 力消纳市场，在满足省内电力供应的基础上，实现河西电源基地电力电量跨大区外 送。（四）统筹兼顾近期与远期发展，提高可持续发展能力面对大规模风电接入系统所引起的输送能力、调峰能力、电力消纳和系统稳定等方 面的一系列难题，甘肃电力通过与国内夕卜高水平研究机构、大学的广泛合作，组建 高水平研发团队，借助于酒泉风电