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《風電安全監管報告(2011年)》看點

2011-12-07 14:08:51 中國電力報   作者: 謝毅  

我國風能資源豐富,可開發的風能潛力巨大。根據中國氣象局第四次風能資源普查結果,我國陸地風能資源可開發量23.8億千瓦,海上風能資源可開發量約2億千瓦。

國家電監會12月2日發布的《風電安全監管報告(2011年)》(以下簡稱《報告》)以翔實的數據、深入的分析,全面展示了我國風電發展的現狀、存在的問題,并提出了具體的監管建議。《報告》顯示,我國風能資源比較集中,“三北”地區(華北、東北和西北)以及東南沿海地區、沿海島嶼潛在風能資源開發量約占全國的80%。風能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度,與電力負荷則呈逆向分布。

現狀:風電發展突飛猛進 安全監管有序推進

據統計,截至2011年8月底,全國并網運行的風電場486個,裝機容量3924萬千瓦。風電裝機容量超過百萬千瓦的省份有內蒙古、河北、甘肅、遼寧、吉林、山東、黑龍江、江蘇、新疆九個。其中,內蒙古裝機容量達1275萬千瓦。“三北”地區風電裝機容量3440萬千瓦,占總裝機容量的88.8%。全國在建風電容量1377萬千瓦。

近年來,風電發展突飛猛進。2010年,全國風力發電量494億千瓦時,同比增長78.9%,占全國發電量的1.17%;全國風電平均利用小時2047小時。今年1至6月,全國風力發電量達到429億千瓦時,同比增長81.1%,占全國規模以上電廠發電量的1.94%;全國風電平均利用小時1252小時。
 

我國風電主要接入110千伏和220千伏電壓等級電網,與區域主網相聯。“三北”地區風電場以大規模集中接入為主,電力輸送方向與火電主送方向趨同。華東、華中、南方區域接入110千伏及以下等級電網,接入相對分散。

今年4月25日,甘肅嘉峪關變電站由于大風沙塵天氣引起330千伏線路側高跨龍門架跌落到地面,引發系統短路,造成1278臺風電機組脫網,損失出力達153.52萬千瓦。

這是去年以來頻繁發生的風電事故中較為典型的一起事故。去年,全國共發生80起風電機組脫網事故,其中,一次損失電力負荷10萬-50萬千瓦的脫網事故有14起。今年1-8月,風機脫網事故更是頻繁發生,全國共發生193起,其中,一次損失電力負荷10萬-50萬千瓦的脫網事故高達54起。

除風機脫網事故外,風電機組故障也頻繁發生,且呈上升趨勢。故障主要集中在風電機組變槳系統、變頻系統、電氣系統、控制系統、齒輪箱、發電機、偏航系統等部位。

  針對風電事故頻發的現狀,國家電監會切實加強風電安全監管工作。電監會主席吳新雄今年履新以來,更是突出抓了風電隱患排查治理工作。電監會印發了《關于切實加強風電場安全監督管理,遏制大規模風電機組脫網事故的通知》,明確風電機組低電壓穿越能力改造,加強風電場無功補償裝置管理、電力二次系統管理、電纜終端隱患排查治理和風電調度管理等五項反事故措施。電力企業按照要求開展風電安全專項檢查,排查治理風電安全隱患。截至2011年9月,共排查風電機組設備、風電場設計、建設施工、安全管理、并網運行等方面隱患1700余項,53%完成了整改。

 

 

此外,電監會在今年8月份組織開展了全國風電安全檢查,組織6個督查組對全國39個風電場和20個省級電網企業及電力調度機構進行了重點督查,受檢風電場裝機容量占全國風電裝機容量的70%以上。電力企業共對360個并網運行風電場、80個在建風電場以及風電接入系統和調度運行情況進行了自查。電監會督查組共檢查出問題和安全隱患430項,已經完成整改360項,整改率85%。

電監會還印發了《風電場并網安全條件及評價規范》,對已投運風電場和新建風電場開展并網安全性評價。印發《關于風電機組大規模脫網事故中機組低電壓脫網情況和無功補償裝置動作情況的通報》,通報了2011年4起典型大規模風電機組脫網事故所涉及的28個風電場、7個風電機組制造企業和8個無功補償裝置制造企業,督促風電場積極聯系風電設備制造企業加快機組低電壓穿越能力和無功裝置自動投切性能改造。

據了解,截至2011年8月底,甘肅酒泉“2·24”大規模脫網事故涉及的11個風電場全部完成低電壓穿越能力改造。甘肅2235臺在運風電機組已完成低電壓穿越能力改造,改造率74%。

問題:風電建設缺少統籌 裝備技術有待提高

《風電安全監管報告(2011年)》洋洋數萬言,其中著墨最多的部分,就是深入分析了我國目前風電發展存在的問題,明確指出,隨著風電的快速發展,大規模風電并網對電網安全運行影響日益顯現。風電建設規劃缺少統籌、風電裝備技術水平和產品質量有待提高、風電并網技術標準和檢測工作滯后、風電場設計、建設、運行和調度管理薄弱等問題,已經成為制約風電安全發展的關鍵因素。這些問題主要表現在以下六個方面:

一是大規模風電并網加大了電網安全運行的風險。

隨著風電裝機在電網中所占的比例不斷增長,風電對電網的影響已從局部配電網逐漸擴大到主網。多數風電基地,遠離負荷中心,電網結構薄弱,缺乏電源支撐,需要高電壓大容量遠距離輸送,風電隨機性和反調峰性的特點,使主網調峰調壓、頻率控制等方面難度增加,加大了電網安全穩定運行的風險。另外,一些受端電網潮流隨風電出力而變化較大,局部電網安全風險增加。

以酒泉風電基地來說,該基地目前投運25個風電場,裝機容量404.6萬千瓦,占甘肅全網裝機容量16.53%。該基地風電裝機主要集中在河西走廊西端從嘉峪關至瓜州縣西部邊界的谷底區域內,遠離負荷中心。基地采用110千伏或330千伏接入電網,最終由敦煌、酒泉兩個750千伏變電站匯集上網,通過750千伏輸電線路送出,電壓等級很高。基地距離最近的負荷中心蘭州約有800千米,可謂遠距離輸送。目前該750千伏送出線路屬于新疆與西北聯網工程,是典型的長鏈式結構。該區域電源支撐不足,電壓調整困難,穩定水平較低,受多個斷面制約,穩定極限從100萬千瓦到330萬千瓦不等,電網安全運行控制難度加大。

隨著風電并網容量的增大,風電場脫網事故對電網安全運行的影響日趨嚴重,較小故障就可能引發電網電壓的較大波動,造成大規模風電機組脫網,導致地區電網瓦解,甚至擴大為大面積停電事故。

二是規劃建設不協調直接影響了風電安全發展。

部分風能資源富集區,風電規劃主要依照當地風能資源情況確定,加之適合大規模集中開發的風電項目被化整為零,大量小規模風電場分別建設接入低壓電網,沒有統籌考慮風電接入、市場消納等關鍵問題,部分輸變電設備出現過載現象,直接影響風電接入和市場消納,增加了電網安全運行風險。另外,部分風電項目沒有統籌考慮配套電網送出規劃,導致風電送出規劃建設滯后于風電項目建設。“三北”地區風電送出建設速度落后于風電電源項目建設速度,風電的大規模并網惡化了局部電網運行環境,省間和區域間聯絡線潮流超穩定極限等問題逐步顯現。

據了解,內蒙古錫盟灰騰梁地區已投運風電裝機容量近120萬千瓦,而灰騰梁匯集站送出能力不到40萬千瓦。2011年灰騰梁匯集站擴建安裝1臺主變,匯集站的送出容量擴大到60萬千瓦,但該地區風電裝機還在繼續增加。

大規模風電并網以及風電的隨機性和反調峰性要求電網配備相應的調峰調頻電源。“三北”地區風電發展規模大,調峰調頻電源規劃建設嚴重滯后于風電項目規劃建設,隨著風電大規模并網,電網調峰調頻矛盾日益突出。

以京津唐電網來說,該電網電源結構比較單一,火電機組占裝機容量的89.4%,供熱機組占火電裝機比例達到42.8%,快速調峰調頻電源較少,供熱期電網調峰能力明顯不足。

三是風電運行管理水平亟待提高。

部分風電場安全管理不到位,安全管理水平相對于常規電廠存在明顯差距,導致頻出安全事故。目前,風電場普遍存在安全管理薄弱、運行維護管理不規范的問題。今年上半年,山西省風電場由于電纜、集電線、箱變故障和維護運行不力,引起集電線跳閘82次,占全部故障總數的83%。

另外,風電場二次系統管理薄弱,導致事故頻發。今年以來,酒泉地區和張家口地區發生的多起大規模脫網事故,主要原因是風電場單相故障不能快速切除,擴大為相間故障,風電機組保護以及頻率電壓保護不滿足系統安全運行要求,最終擴大為大規模風電機組脫網事故。

再有,人員專業素質不能滿足風電場運行管理要求,大部分風電場尚未建立風電功率預測系統,部分地區調度管理不適應大規模風電并網運行要求等,都直接導致出現風電安全事故。

四是部分風電場技術性能不滿足并網安全要求。

由于部分風電場訂購合同中未明確機組要具備低電壓穿越能力,或部分風電機組改造費用高昂,或風電機組并網性能檢測進展緩慢等原因,導致部分電場風電機組低電壓穿越能力改造工作差距較大。還有就是部分風電場無功補償裝置不滿足電網運行要求。

據了解,截至2011年6月,內蒙古電網風電場匯集站母線電壓合格率只有93.4%,風電場匯集站總體電壓水平較差,其中,錫林郭勒的灰騰梁和巴彥淖爾地區的文更變電站電壓合格率僅為63%和50.2%。
 

五是風電場設計施工缺陷和設備質量問題給生產運行留下諸多隱患。

今年4月17日,張家口風電機組發生大規模脫網事故,主要原因是張家口先行電力設計有限公司35千伏輸電線路設計存在缺陷,35千伏集電線路與箱變引下線線間距離不夠。這一安全事故集中說明,部分風電場設計存在缺陷,導致出現安全事故。

另外,風電場建設施工質量也存在突出問題。今年上半年,甘肅風電場設備故障頻繁,累計74起,其中,引發多個風電場機組脫網的較大事件有9起。74起電氣設備故障中電纜終端施工工藝不良引起設備損壞造成風電機組跳閘34次,占故障總數的46%;保護二次極性接反、保護插件故障引起設備跳閘或開關拒動14次,占故障總數的19%;小電流選線裝置導致饋線或主變跳閘3次,占故障總數的4%。

風電設備質量也有待提高。近年來,國內風電設備制造企業數量迅速增加,僅風電整機制造企業就超過了80家,國內整機市場競爭激烈,加之部分風電場建設單位在招標過程中采用最低價中標模式,風電機組單位千瓦價格持續下降,部分風電設備制造企業為降低成本,使用價格較低的替代部件,造成產品質量下降。

六是風電技術標準滯后,并網檢測進展緩慢。

目前,我國風電標準體系尚不健全,技術標準滯后,不能滿足風電安全運行需要。風電并網國家技術標準尚未公布,風電場集中控制技術標準以及匯集系統設計規范、接入系統設計規范、監控系統設計規范等標準規范尚在制定之中。再有,風電機組并網檢測工作進展緩慢。我國風電機組機型繁雜,數量龐大,一方面不具備低電壓穿越能力的風電機組集中改造后需要并網性能檢測,另一方面大量新機型建成投產也需要并網性能檢測,檢測工作量大,且普遍存在單機檢測時間過長的問題。

建議:統籌考慮風電消納 健全法規標準體系

針對上述影響風電安全、科學發展的諸多問題,《報告》建議進一步完善責權分明的政府監督管理體系,建立促進風電可持續發展的協調機制,從能源規劃、政策法規、標準體系等方面多措并舉,統籌風電規劃開發、裝備制造、監督管理等方面工作,確保風電產業安全健康快速發展。

一是應在國家能源規劃框架內,統籌考慮風能資源、電源布局、輸電網建設和市場消納,促進風電安全健康發展。

統籌風電與輸電網建設規劃。將風電發展與電網規劃建設進行綜合平衡和銜接。加強風能資源富集區電網建設,改善電網結構,適應風電大規模發展要求。加強省間、區域間電網聯絡線建設,增強電網輸送能力和接納風電能力。規劃建設外送通道,提高“三北”地區風電外送規模。

統籌風電與調峰調頻電源建設規劃。根據我國能源發展總體規劃,統籌風電與調峰調頻電源的協調發展,加快抽水蓄能電站、燃氣電站、水電站等靈活調節電源建設,鼓勵火電參與深度調峰,制定可再生能源與調峰電源捆綁核準有關政策,促進風電、火電、水電的協調發展,滿足大規模風電并網運行的需要。

統籌區域經濟發展與風電發展規劃。根據風能資源分布和地方經濟發展需要,制定科學有序的風電發展規劃。根據經濟發展及負荷分布不均衡的情況,統籌考慮風電富集地區與載能產業的配套布局,引導載能產業就近消納風電,解決風電集中開發地區風電消納難和遠距離輸送不經濟問題。

拓展風電就地消納途徑。堅持風電分散式開發和集中開發相結合,鼓勵有條件地區分散式風電的開發利用,加強配電網規劃建設,提高風電就地消納能力。加強風電富集地區需求側管理,改善系統負荷特性,制定鼓勵政策,利用智能電網技術,促進風電消納。

建立風能資源開發和電網前期規劃的信息溝通機制。及時溝通風能資源開發和電網規劃情況,適時開展風電規劃效果評估,保證風電規劃與建設各方面工作的協調推進。根據國家有關部門的風電規劃和前期工作進度,結合輸電規劃,適度提前安排配套電網工程前期工作,力爭與風電同步規劃、同步建設投產。

二是應健全國家法規標準體系,完善社會接納可再生能源政策,促進風電可持續發展。

建立風電標準規范體系。建立適合我國國情,覆蓋風電機組研發制造、規劃建設、安裝施工、并網檢測、運行管理全過程的風電國家標準規范體系,推動風電行業規范化、標準化發展。

完善促進風電發展的相關政策。研究制定與《可再生能源法》相配套的行政法規及政策,完善風電全額保障性收購工作機制,制定調峰調頻電源的電價補貼政策,合理確定風電接入系統工程造價的補償標準。研究制定分散式風電上網電價、電源側峰谷電價、用戶側可中斷負荷電價的政策,促進風電消納。研究制定持續穩定的風電電價補貼政策,提高電價補貼的時效性。研究綠色能源證書制度和認購可再生能源消費政策,鼓勵社會積極參與對風電等可再生能源的開發消納。

三是應加強關鍵技術研究,完善風電設備制造產業政策,全面提升風電設備制造水平。

規范風電設備制造產業發展。完善風電設備制造的相關產業政策,促使風電設備制造產業發展與風電開發相適應,避免行業非理性競爭。建立嚴格的設備制造標準和認證體系,制定風電機組定型系列化名錄、配件標準名錄,引導新機型規范有序研發。

加強風電設備關鍵技術研究。組織開展風電設備關鍵技術研究,加大對風電科技創新與核心技術研發的投入,部署一批風電設備制造領域的重大、重點項目,提高風電整機開發設計能力,全面掌握整機設計關鍵技術,提高風電機組運行的可靠性和穩定性。

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:風電 安全監管 新能源 風能