分散式风电机组

《分散式风电机组》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分散式风电机组（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、分散式风电机组在油田电网中的应用研究汪志坤大庆油田电力集团项目办 摘要：节能减排、绿色发展、新能源开发利用已成为我国的经济发展战略，也是保障国家能源安全、优化能源结 构、保护生态环境、应对气候变化、调整产业结构的战略选择，新能源开发利用将给企业带来丰厚的经济效益。 本文将对大庆地区的气象、周边风电规模等方面情况进行阐述，提出在油田电网中的建设方案设想，并对项目经 济性进行分析。关键词：风电 机组 油田电网 应用1 大庆地区情况1.1 风电场目前大庆周边有风云、和平、瑞好、肇源新龙顺德四个风电场，接 入系统出线均接入黑龙江省电网。风云电场项目由立宏集团投资建设，装机容量为33台共 49.5MW

2、风力发电机组。和平风力发电场项目由华能黑龙江发电有限公司投资 建设，一期工程装机容量为32台共96MW，现已投入商业运行。瑞好风 电场项目由大庆瑞好能源科技有限公司投资建设，一期工程于2007 年 3月19日获得省发改委核准，装机容量为33台共49.5MW。国家发改委 2008年10月13日批复一期上网电价为0.61元/kwh。肇源新龙顺德项 目由大庆大丰科技集团投资建设，省发改委于2010年10月批复,一期 工程装机容量33台共49.5MW。另外大庆绿源风力发电有限公司与国外Vitol S.A合作开发的清洁 发展机制项目于2012年5月获国家发改委核准。分别为：华能大庆五棵 树风电场项目、华

3、能大庆新立风电场项目、华能大庆敖包风电场项目、 华能大庆和平风电场项目。1.2 风力资源2009 年7 月，国家发改委按风能资源状况和工程建设条件将全国分 为四类风能资源区（发改价格20091906 号），制定相应风电标杆上网电 价水平，分别为每千瓦时 0.51 元、0.54 元、0.58 元和 0.61 元。根据国家气象局的数据：大庆地区属于三类风场，风力资源丰富，10 米高年平均风速 3.8m/s 左右，为风速较大区域，风能可用时间在 4000h左右。其中，中西部地区，风能可用时间可达4500h，东南部为3800h左 右；北部仅为30003500h。大庆地区高度与平均风速关系曲线如下图：1

4、.3 用电需求 近3年来，大庆油田用电量以年均2.77%的速度递增。“十二五”期 间，实现“高效益、可持续、有保障”的4000 万吨稳产，油田用电负荷 将持续增长，预计每年增加电量约 3 亿千瓦时，年需增加电费资金过亿 元。2 国内风电情况中国电力企业联合会发布的“中国新能源发电发展研究报告”显示： 至 2011 年底，并网风电 4505.11 万千瓦，并网风电发电量 732 亿千瓦时。 全年 6000 千瓦及以上电厂风电发电设备平均利用小时数 1903 小时，黑 龙江省风电平均利用小时数 2008 小时。根据即将实施的可再生能源发展“十二五”规划，到“十二五” 末，风电并网装机要达到1亿千瓦

5、（其中分布式风电装机2300 万千瓦）， 年发电量要达到 1900 亿千瓦时。若以目前国内风电 0.5-0.6 元/千瓦时 区间的风电上网电价水平测算，意味着每年风电场开发运行将新增千亿 元的收入。目前国家大力支持发展新能源项目。国家能源局2011年11 月17日 下发文件关于分散式接入风电项目开发建设指导意见的通知（国能新 能2011374 号）。国家发展改革委、科技部、外交部、财政部令（第 11 号）也明确提出：中央企业直接可向国家发展改革委提出清洁发展机 制合作项目的申请，获国家批准后，国家与项目实施方按比例分配转让 温室气体减排量所获得的收益。3 风电机组在油田电网中的应用3.1 建设

6、方案设想在油田部分采油区块建设分散式风电机组，接入系统出线接入油田 电网系统，利用风电机组新增电量来抵消油田用电负荷的部分增加，满 足油田用电需求，提升企业利润空间。由于未直接接入省电网系统，不受省电网调度制约，机组有效运行 小时数大大提高，极大地避免了弃电现象的发生。运行方式灵活，油田可根据自己实际需要进行运行方式的调整。 由于接入油田电网系统，减少了线路及变压器等方面部分投资，项 目建设在油田土地，征地费用也相应减少，使得该项目初始投资大幅度 降低，项目操作性更强。方案一：风电机组接入系统出线接入油田 110kV 电网。此方法充分 利用了油田电网的先进变电设备和高技能的调控人才，系统的可靠

7、性高； 缺点是受 110kV 变电站位置及数量限制，风电机组布置范围有局限性。方案二：风电机组接入系统出线接入油田35kV电网。此方法充分利 用了油田电网35kV变电站多、地域广的特点，有利于风电机组的大范围 布置；缺点是受设备先进程度和人才素质高低的限制，系统可靠性将降 低。方案一=按入袖田丄丄血辛母线茨kV母线方秦二:接入油m 3吐辛母线转了侧0. 4业母线定孑侧D. &佻苧母线滤枝电感3.2风电机组情况风力发电生产工艺为：叶轮经过凤力推动转换为机械能，再通过与 直淙;电容 谊取馈感应电机建设方案设想叶轮连接的发电机将风机械能转换为电能；风力发电机组输出的电能经升压变压器升压后送至电网，向

8、用户供电。流程如下图所示：n助电孑架空线及箱变、风力发电机组等三部分设备组成。风力发电机组分为双馈、永磁直驱、混合式（半直驱）三种。1.5MW风电机组主要参数：叶片数3片，叶轮直径7782 m,切入风速3 m/s，切出风速2022 m/s，轮毂高度61.570 m,轮毂高处平 均风速 6.68 m/s。3.3 风电场的电网风电并网引起的电压偏差问题，是能够通过合理的系统设计、采取 并联补偿等措施来限制的。风力发电的间歇性导致风电场电压波动较大, 需要装设足够的无功补偿装置，系统需要时，风电场能够向电网注入所 需的无功功率，以维持风电场并网点电压水平稳定。电场的汇集线路损 耗、升压变压器损耗及送

9、出线路损耗都由风电场内的集中装置进行补偿 以维持系统电压。（1）风电场汇集线路的无功损耗（Q）为：汇集损耗Q = Q- Q =I2X L -U2BL汇集损耗 L CL 总L 总式中：Q为线路损耗；Q为线路充电功率；I为线路电流；U为线路LC电压； X 为线路电抗； B 为线路电纳； L 为汇集线路长度。L L 总装机容量与汇集线路损耗风电场装机容量/MW汇集线路损耗/M005021004150620082501030012（2）风电升压站的无功损耗（Qm ）为：Q=（ U*I2/ I2+I ） Sm d m n o d式中：Q为升压变压器所需补偿容量；U为补偿侧阻抗电压；I为补mdm偿侧负荷电

10、流； I 为补偿侧额定电流； I 为空载电流； S 为升压变压器额n o d定容量。装机容量与主变压器损耗风电场装机容量/MW汇集线路损耗/Mvar005041001115015200222502630033（3）风电场送出线路的无功损耗（Q送出损耗）为：Q= Q- Q=I2XL-U2BL送出损耗 L CLL式中： L 为风电场送出线路长度。在提高电网容纳比例、保持电网安全稳定运行方面，应考滤增加电 网快速启动的燃气电站建设，以及风电场装备本地储能设备和增加机组 控制能力，满足电网正常、故障、暂态、动态下安全稳定运行的要求。风电场在运行过程中影响的因素：风电场无功容量；风电场并网点 调节方式（

11、功率因数调节或电压调节）；系统故障时风电场保持并网的能 力；跟踪有功功率变化率和减出力。风电场并网需具备的能力：风机的穿越故障能力；爬坡能力；为系 统稳定提供无功功率支持的能力；响应系统频率变化自动调节出力的能 力；与电网保护配置及整定相互配合的能力；黑启动能力；数据通信能3.4 风电机组的布置 目前风电机组布置根据国外进行的试验，风机之间的距离为其风轮直径的 20倍时，风机之间无影响，但考虑到风机运行管理、场内道路、输电电缆和节约土地等投资成本合理的前提下，垂直主风向方向风机之间间距一般约为35倍风轮直径，平行主风向方向风机之间间距一般约 为59倍风轮直径。3.5 经济效益分析目前风电场造价

12、投资约9000元/kw左右，考虑到油田电网在线路、变电所及征地等方面投资的节省，估算风电场造价投资约7000元/kw左右。以建设一台1.5MW风电机组为例，初始投资约1050万元。序号顼目& 春注1利用小时数3500/年2发电星约 0.0525 亿kwh/年可利用率95%；能星损耗衆3供电星约 0.0474 亿kwh/年4节约标煤约1732吨/年2011年供电标330克/kwh5购电单价0. 55 元/kwh6购电资金约260.6万兀/年序号頊目%值备注7材料费约5. 25万兀8苴他费约1D.5万兀9维修费约15.75万兀/年1.5%10设备折旧约70万元/年11工资及福利约40万元/年12利

13、润约119. 10万元/年13投资收益率约 11.34%4结束语4.1 综上分析，建设一台 1.5MW 风电机组年可少上网购电约 474 万 千瓦时，节约资金约 119.1 万元。此项目如实施，考虑到大庆油田每年 增加的电量，可建设的风电机组数量很大，效益非常可观。4.2 效益分析中采用的风电场造价、设备利用小时数、购电单价、 修理费、维修费等费用若按实际或规范取值，年利润及收益率都会有很 大提高。发电量取值为与实际较接近的初步估算数值，具体数值应根据 测风数据情况，综合风速、风功率密度和威布尔参数等数据，考虑各折 减系数后取得。参考文献：1例善颖 大规模风电场并网运行无功补偿研究J中国电力.2010.43(9)71-742石巍，张彦昌，张超.风电场无功补偿容量的估算与补偿方式选择J.电力与能源,2011,32(6):2193风电场工程可行性研究报告编制办法(发改办能源2005899号文附件34风力发电场设计技术规范(DL/T5383-2007)5华电集团风电场工程设计导则， 2010， 10作者简介：姓名 汪志坤(1969-)，男，黑龙江巴彦，成人大学，工程师，热能动力