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能源局二次“整風”:低電壓穿越能力缺陷致風機脫網

2011-05-19 09:19:49 亮報

 5月5日,國家電監會針對風機脫網事故進行再次通報。5月9日,國家能源局亦二次下發通知,要求整肅風電。

在通報和整肅要求背后,是社會各界對風電產業健康發展的熱切期盼。近期幾次風機脫網事故技術原因均已查明,低電壓穿越能力缺陷明顯。但在提升低電壓穿越能力之外,盡快出臺國家級行業標準、規范管理流程、理順合作協調機制,更被認為是解決風機脫網問題、促進風電產業健康發展的關鍵。

探因

被行業內視為并網標桿的酒泉風電基地,緣何在不到兩個月內被電監會通報兩次?風機集體脫網的背后又有什么樣的安全隱患?

“2·24”甘肅酒泉風電機組大規模脫網事故還未平息,4月17日又發生兩起風機大規模脫網事故。在不到兩個月內,電監會通報了三起風機大規模脫網事故,這在我國風電運營史上尚屬首次。

截至2011年4月底,甘肅酒泉風電基地已經吊裝完成了550萬千瓦風電機組,其中已經有25座風電場、387.4萬千瓦發電機組并網投產,預計2011年上半年已經完成吊裝的風電機組將全部并網投產,屆時酒泉風電基地將成為全世界集中并網規模最大的風電基地之一。

然而,在風電并網容量不斷增加的過程中,酒泉風電基地風電場也進入了事故高發期。

小小電纜頭釀大禍

讓很多人沒有想到的是,甘肅兩起風機脫網事故都是由不起眼的電纜頭引起的。

據電監會通報,2月24日,甘肅中電酒泉風力發電有限公司橋西第一風電場因一個開關間隔的電纜頭故障絕緣擊穿,造成三相短路,導致包括這個風電場在內的10座風電場的274臺風電機組因不具備低電壓穿越能力在系統電壓跌落時脫網,引起系列反應,最終本次事故脫網風機達598臺,損失出力占到事故前酒泉地區風電出力的54.4%,造成西北電網主網頻率由事故前的50.034赫茲降至最低49.854赫茲。

4月17日早晨4點51分,甘肅瓜州中國風電協和干西第二風電場一個箱變高壓側電纜頭擊穿、一個箱變電纜三相連接處擊穿,引起系列反應,電壓低于80%額定電壓持續時間320毫秒,造成瓜州地區700臺風機脫網,損失出力101萬千瓦,電網頻率最低至49.815赫茲。

“電纜頭擊穿,引起系列反應”是造成這些風機脫網事故的直接原因。

“連鎖反應像多米諾骨牌一樣,頃刻間令風機集體脫網”,甘肅省電力公司風電技術中心專責馬彥宏為記者描述了這樣一個場景:“電纜頭因質量問題爆炸——絕緣擊穿——引起弧光放電——造成相間短路——系統電壓降低——第一臺不具備低電壓穿越能力的風機‘逃跑’——第一塊‘多米諾骨牌’倒下,大片風機脫網。”

“兩次風機大規模脫網都是由電纜頭爆炸引起的,這說明風電場工程質量確實令人擔憂。”馬彥宏說。

記者調查得知,自2011年元月以來,甘肅酒泉風電基地的多個風電場因風機饋線電纜頭短路已發生多次跳閘,電纜頭安裝質量問題突出。

甘肅省電力公司風電中心主任、資深的風電專家汪寧渤對記者表示:“不同風電場風機饋線電纜頭如此頻繁地發生相同的事故,反映出幾乎所有風電場電纜頭施工、監理、驗收和建設管理普遍存在不足,這種共性的設備缺陷必然會在風電場投運初期暴露出來,是導致風電機組大規模脫網的必然原因。”

“罪魁”是低電壓穿越能力缺陷

“低電壓穿越”,這個以前并不廣為人知的名詞,在三起風機脫網事故后逐漸走到臺前。

何為“低電壓穿越”?中國電力科學研究院新能源研究所副總工程師遲永寧解釋說,低電壓穿越是指當電網故障或擾動,引起風電場并網點的電壓跌落時,在一定的跌落范圍內,風電機組能夠不間斷并網運行。

“目前中國風電場風電機組普遍不具備低電壓穿越能力,這是導致風電機組大規模脫網的根本原因。”汪寧渤說。

在三起事故中,風機由于不具備低電壓穿越能力,集體“拋棄”了電網。

國家電網公司頒布的《風電場接入電網技術規定》要求,風電場電壓跌落到額定電壓的20%持續時間不超過625毫秒、在2秒時間以內電壓恢復到90%額定電壓的范圍內,風電場不允許脫網,超過此范圍風電場允許脫網。

然而,在低電壓穿越能力上,這一企業標準對風機制造企業并不具備約束力。

“各個風電場在投運并網前都要和電力公司電力調度中心簽訂協議,其中有一項重要內容是:風電機組是否具備低電壓穿越能力。”甘肅省電力公司調度通信中心電調處長王福軍說,“簽協議書時,各個風電場都是拍著胸脯保證機組具備低電壓穿越能力。可實際情況是,絕大多數機組都沒有。”

記者致電中國電科院新能源研究所所長王偉勝獲悉,目前已通過中國電科院低電壓穿越能力檢測和功率特性測試的僅有6家公司的6種機型,其中還有兩家是外企。

“整體看來,開展風機并網檢測的制造商較少,且由于風機最初并不具備真正意義上的低電壓穿越能力,有時檢測過程反而成了改進過程。”王偉勝無奈地說。

但實際上,“低電壓穿越不是什么了不起的功能,技術上不是特別不好突破。”中國電科院教授戴慧珠表示。據知情人士透露,酒泉風電基地的風機主要來自華銳、金風和東方電氣這三家。“三大風機廠商都具有低電壓穿越技術,之所以沒有安裝,是為了節省成本。”[page]

此外,低電壓穿越能力的檢測也是重要一環。記者了解到,中國電科院的移動式風機低電壓穿越能力測試裝置,已經發送到甘肅,未來,酒泉地區的風電機組將進行更加嚴格的檢測。

難題

一方面是無序上馬的風電場要求快速并網,另一方面是標準缺失,風電產業難題待解。

無序擴張之痛

在采訪過程中,多位專家向記者表示,無序擴張、大干快上給風電產業帶來了深層傷痛。

“像趕潮一樣。”研究新能源行業30多年的原中國能源研究會新能源專委會副主任胡成春如此評價我國風電行業的現狀,“年年翻番、成倍增長并不是一件好事,風電產業發達的丹麥每年也只有百分之幾到二十幾的增長速度,國內以風電為代表的新能源產業應該穩步發展,結合國情,與國內市場需求相匹配。”

近幾年,風電場為了加快審批速度,多地出現了“4.95”現象。風電建設核準制度分國家層面的核準和地方層面的核準,規模在5萬千瓦及以上的風電場由國家能源主管部門核準,不足5萬千瓦的則由風電場所在地能源主管部門核準。

“就是為了加快核準速度,很多百萬千瓦級大型風電場被拆分為多個不超過4.95萬千瓦的小風電場。多個風電場一窩蜂上馬,都要求并網,電網企業措手不及。”國網能源研究院副總經濟師白建華告訴記者。

“產業可以規模化,但不能超出能力,風電設備商或運營商要有自擔風險的能力,一要抓技術,二要抓配套,如果脫離二者光搞大規模,產業是走不扎實的。”胡成春說。

電網承壓之重

隨著風電裝機容量的節節攀升和風電場的無序擴張,并網難被認為是制約風電發展的瓶頸。一時間,電網企業備受詰難。

“并網不是電網企業一家的事,還需國家相關部門做好整個電力系統的規劃。”中國可再生能源學會風能專業委員會副理事長施鵬飛告訴記者。

“電網企業作為連接電源與負荷的載體和平臺,并不對風電機組制造、風電場開發和并網、風電輸送、風電調度等所有環節負有責任和約束力。”白建華說,“同樣,電力系統整體發展規劃和建設、電網及調峰電源等重大項目的發展,都要經過嚴格監管和核準,這都需要時間來審慎思考。”

而從經濟角度考量,安裝一臺風機后就并網發電,對電網投資是極為苛刻的要求。

施鵬飛在近期接受記者采訪時表示:“電網企業解決風電并網問題往往需要增加成本投入研發,因此需要給予一定補償,要在經濟上給電網企業以激勵。”

盡管難度極大,國家電網公司仍為風電并網和消納做了大量工作。截至2010年年底,共投運風電并網線路2.32萬千米,接網及送出工程累計總投資達418億元。在國家電網公司的高度重視下,中國風電并網速度連創新高。中電聯統計數據顯示,截至2010年年底,中國風電并網容量達3107萬千瓦,連續5年實現翻番。

汪寧渤認為,酒泉風機脫網事故有其必然性。2011年以來,酒泉風電基地風電場集中并網,短時期內并網投產了2000多臺風電機組,大部分集中在一個并網點,在風電事故高發的同時風電場相互影響,造成了風機集體脫網的事故。“在風電并網容量不斷增加過程中,酒泉風電基地風電場也進入了事故的高發期。”汪寧渤說。

白建華向記者描述了風機脫網對電網造成的嚴重后果:“一個千萬千瓦的風電場,當出力在700萬千瓦左右時,大量風機集體‘脫網逃跑’,從電力平衡的角度,相當于7臺百萬千瓦大型機組同時跳閘,系統的安全穩定運行將受到威脅。”

電監會調查小組的一名成員向記者強調:“電網企業在這幾起事故中沒有責任。在相關事故中,電網也不是造成事故的主要原因。”

標準缺失之惑

諸多風電場要求快速并網的同時,面臨的尷尬是國家級并網標準的缺失。

早在2009年,國家電網公司就出臺了《風電場接入電網技術規定》(下稱《規定》),但國家標準遲遲不見出臺,這項企業標準不具有普遍約束力。

“如果風機都具備《規定》中圈定的低電壓穿越能力,就不至于造成如此大規模的風機脫網。”馬彥宏說。

據悉,所有常規水電、火電機組均能自動滿足低電壓穿越能力的要求。

目前,常規電源已經形成了一整套并網管理的程序、制度和規范,例如:火電機組從調試、啟動驗收試驗、168小時試運行、消缺到并網商業運行擁有完整的程序規范,能夠保證并網投產的機組基本具備良好的性能。

但風電場在全國統一啟動驗收的程序規范上是缺失的。“這就導致在風電場機組臺數眾多的時候,難以開展所有風機的啟動驗收試驗,無法全面檢驗風電場的真實性能。”汪寧渤表示。

汪寧渤建議,需制定與大規模風電基地建設規模、系統地位相適應的接入系統技術規定,以提高系統穩定水平和風電送出能力。

解題

有專家表示,如果沒有有效干預,風機集體脫網類似事故還會再發生。如何有效防范此類事故的發生至關重要。

整改進行時

酒泉風機脫網事故發生后,國家能源局和電監會高度重視,立刻組織專家趕赴現場。甘肅省電力公司調度中心(下稱“甘肅省調”)協助進行檢查。[page]

“甘肅省電力公司已轉發國家電力調度通信中心于4月25日發布的《關于近期風電大規模脫網情況的通報》,要求各風電場對照《通報》要求,組織開展設備隱患排查,隱患排查報告及整改措施于5月20日前上報省調。”甘肅省調一技術人員透露。

“從2011年下半年開始,甘肅省調將安排對已報具備低電壓穿越能力的風電機組進行現場抽檢核實。對拖延完成風電機組信息上傳工作的風電場,自5月份起,甘肅省調將會同西北網調共同采取限制發電措施。此外,還將敦促各風電場于2011年年底前通過并網安全性評價,并將安評情況及時報省調備案。”上述人員表示。

對于整改,風電場運營商則大多顯示出比較積極的態度。華電新能源發展有限公司甘肅分公司在酒泉有30萬千瓦的風電裝機,在2011年的兩次脫網事故中“幸免于難”,但對于整改也不敢掉以輕心。該公司一位翟姓現場負責人在電話里向記者坦陳,他們的機組同樣沒有低電壓穿越能力,目前正與制造廠家聯系進行機組改造。

同樣,按照國家電力調度通信中心的要求,甘肅瓜州商業圈協和風電場的風機改造將分為“兩步走”:第一步是將全場的電纜頭重新制作,將小電流接地報警改成直接跳閘,避免風機大規模脫網,記者了解到,這一階段目前已基本完成;第二步,由風機制造廠家對風機進行改造,確保風機具備低電壓穿越能力。

此外,專家普遍認為,技術標準和管理規范的缺失,已成為制約我國風電健康發展的重要因素。因此,專家呼吁加快出臺《風電場接入電網技術規定》等國家標準,推行風電機組并網許可證制度,嚴格風電機組并網檢測程序,規范風電機組并網管理,通過整改真正做到風電的“系統友好”發展。

關鍵在各方合作協調

一場規模空前的風機脫網事故,強化了風機制造廠商、運營商、電網企業之間合作協調的必要性。

“政府部門應發揮引導作用,從技術和經濟角度研究適合風電發展的政策,將風電產業的幾大機構切實聯合起來,找到利益共同點。”胡成春表示。

汪寧渤認為,事故過后,風機制造廠商應盡快完成風電機組的低電壓穿越改造;風電運營商則應加快風電場運行規程、規范和標準的制定,同時,加強風電場建設管理水平,全面提高風電場建設質量;電網企業應加強大規模風電并網關鍵技術研究,全面提高大規模風電基地的運行管理水平。

“以特高壓輸電為重要特征的堅強智能電網的加快發展,將使電力系統更加‘堅強’和‘智能’,能更好地應對風電脫網帶來的影響,減少發生進一步連鎖反應的風險。”白建華表示。

國家能源局新能源和可再生能源司副司長史立山表示:“風電產業發展需各方通力配合。政府部門應做好各方面規劃,強化全國風電規劃的調控作用,建立風電項目與電網配套工程的同步規劃和投產機制;電網企業要采取多種手段提高風電的接納能力,擴大風電的消納范圍,提高電網智能化水平;風電場需提高運行管理能力,建立嚴格有效的運行制度,特別是提高天氣預測預報的能力;設備制造企業生產的風機則要具備抵抗電力波動的能力。”

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:能源局 低電壓穿越 風機 脫網