二連浩特風電+光伏+光熱+儲能示范基地詳解

2017-10-03 11:46:46 光伏們　點擊量：評論 (0)

8月4日，內蒙古二連浩特微電網可再生能源示范項目評優公告發布，正式啟動招標。9月5日，招商資料已經遞交完成，目前正在審核中。　　與領跑者類似，該示范項目的招商公告中對于投資商的資格要求做了明確規定，值

8月4日，內蒙古二連浩特微電網可再生能源示范項目評優公告發布，正式啟動招標。9月5日，招商資料已經遞交完成，目前正在審核中。

　　與領跑者類似，該示范項目的招商公告中對于投資商的資格要求做了明確規定，值得注意的是，其中一條為“投資商承諾在地方政府的引導和協助下，探索建立獨立售電公司，配合地方政府開展獨立售電建設運行機制研究與實踐工作”，而這正式該示范項目最大的亮點之一。

　　該項目共包含了1.82GW風電、565MW光伏、160MW光熱、150MW儲能共計2.535GW的可再生能源發電項目。8月29日，國家發改委發文確定統一的太陽能熱發電標桿上網電價為1.15元/千瓦時。由此，作為探索可再生能源創新利用方式及發展模式的示范基地，同時又囊括了目前被認為具有巨大發展潛力的儲能與光熱，該項目的示范作用不言而喻。

　　負責該項目規劃設計的中國電建北京院總工程師王曉穎在“中國（內蒙古）光伏產業發展高峰論壇”上介紹了關于二連浩特示范項目的相關內容。

　　關于背景

　　眾所周知，內蒙的風光資源非常豐富，而受建設條件制約，大型的光伏電站和風電場都建在比較偏遠的荒漠、山區，所發的電力需要通過長距離的輸送，送到負荷相對集中的地區。

　　通過幾年的風電和光伏的開發，發現由于光伏和風電的不穩定性，所發電力并入電網會對電網造成很大的沖擊，影響其安全性。

　　經過上述階段的發展以后，就開始探索是否能在一個相對有一些負荷的一個小的區域，根據一定的配比，把光伏、風電，還有儲能設備，組成一個小型的微型的電網，跟電網還要有友好的接入。

　　2011年國務院下發《關于進一步促進內蒙古自治區經濟又好又快發展的通知》一文，文件中研究了建立二連浩特國家重點開發試驗區。二連浩特是一個邊貿城市，在近幾年發展成以煤電冶金、煤電建材為兩大支柱產業，本身具有一定的負荷需求，而周圍又有很好的建立大型風電場和光伏電場的建設條件，土地資源也較為豐富。

　　2013年2月，國家能源局下發《關于同意在二連浩特建立一個示范的微電網可行研究的函》。在這兩個文件和國家政策的支持下，北京院接受了項目的規劃設計任務，規劃報告現在已經完成，在2015年3月完成了審定。2015年的9月15日，國家能源局批準了該規劃，支持在本示范區開始微電網的建設。

　　規劃設想

　　（一）規劃區域

　　本次規劃區域擬涵蓋錫林郭勒盟的“一市五旗”即二連浩特市、蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、鑲黃旗、正鑲白旗及阿巴嘎旗。目前，規劃區域內缺少穩定的電源裝機，電網網架結構相對薄弱，難以滿足當地日益增長的負荷需求。該地區風能及太陽能資源較豐富，同時規劃區域內擁有廣袤、開闊、平坦的可利用土地資源，具備開發建設集群式微網電源的條件，適合大規模開發利用。

　　（二）集群式電源建設方式

　　本次微網規劃采取集群式可再生能源電源建設方式。集群式電源根據當地用電負荷特性和資源特性確定風電及光伏的最佳配比，同時輔以具有調控功能的光熱發電及儲能設施，使其具備相對穩定、平滑及可控的出力效果，降低電網調峰困難，保障規劃區內的電力需求，同時最大限度提升微網的負荷率，提高電網設備的利用率。

　　（三）電源整體規劃、分步實施方案

　　本次規劃共計7個集群式電源項目，裝機總規模253.5萬kW，其中，風電規模182萬kW，光伏56.5萬kW，光熱15萬kW，配套儲能設施16萬kW。

　　考慮本地負荷增長速度，規劃分步實施。一是集群式電源滾動式發展。整個規劃要考慮實現規模目標的建設條件，預留足夠的可開發土地面積。集群式電源建設根據當年負荷增長及負荷特性要求，相應的制定可再生能源品種和規模的年度開發建設計劃，實現以負荷定規模的發展機制；

　　二是集群電源特性不斷完善和提高。建設初期集群式發電單元以風電、光伏為主輔以適當的光熱和儲能設施，按分布式原則建設電源；建設后期進一步加大光熱和儲能的比例，提高集群電源發電的穩定性和可控性，構造適合于微網運行的電源系統。

　　（四）階段性微網建設理念

　　規劃的微網建設分為三個階段。

　　第一階段為微網基礎培養期。本階段集群式電源以分布式的形式進行規劃建設，并為后期微網化建設的技術及設備預留空間和通道。通過電源規模的逐漸擴大帶動當地用電負荷的持續增長，當地負荷的持續增長又可以推動電源規模的進一步發展。到2018年形成相對穩定的負荷規模和與之相匹配的電源規模，為微網建設奠定基礎。

　　第二階段為集群微網構建期。到2019年，根據各集群式電源所在區域供、用電負荷情況，優先將負荷比較穩定、電源建設比較完備的區域分布式電源按微網要求加強和改造，配置微網運行所需設備，建立和完善微網運行模式。

　　第三階段為各集群微網聯合運行期。到2020年，隨著各集群微網化改造的完成，為了進一步提高各個集群可再生能源的利用率和系統的可靠性，實現各集群電源及負荷區域之間的互濟性，可適時通過聯絡線建設實現各個集群微網聯網運行，探索超大型可再生能源微網建設與運行模式。

　　（五）微網運行模式

　　根據可再生能源的特點，為了保障微網運行的穩定性和可靠性，微網不能完全脫離主網獨立運行。在電力不平衡或出現安穩故障時，可與主網實現快速、平滑切換，滿足用戶對電力供應和電能質量的要求，同時也最大程度的滿足主網對微網運行狀態的要求。

　　為了體現可再生能源微網特征，保證可再生能源基本實現就近上網、就地消納。在本次規劃中，微網培養期除阿巴嘎旗地區外，與主網電量交換均不超過25%。在各個集群微網實現聯合運行后，與主網交換電量可進一步減少，與主網電量交換均可控制在10%，為了提高微網與主網的友好性，正常運行模式下，微網在主網用電高峰段向主網送電，在主網用電低谷段從主網取電。

　　資源分析

　　（一）風光資源

　　本次規劃的資源數據，主要參考錫林郭勒盟境內的氣象站及測風塔、測光儀數據，氣象站數據主要分析多年平均風速、風向、日照時數。測風塔數據主要分析平均風速、平均風功率密度、風向。測光儀數據主要分析太陽能總輻射量、直輻射量、散輻射量、日照時數。

　　通過對收集到的數據進行合理有效的分析，可知規劃區域風速變化在7.2~8.3m/s之間，風功率密度在384W/m?~528W/m?之間，風能資源等級在3~4級之間。

　　太陽能水平面總輻射量在1600~1698kWh/m?之間，日照時數在2907~3341h之間，太陽能輻射等級為“很豐富”。

　　（二）水資源

　　二連浩特市污水處理廠位于城區東北約1km處，與本規劃可再生能源電源場址距離約20km，該污水處理廠規劃設計處理能力為3萬？/日，已建設完成日處理污水1.5萬立方米。本次規劃在二連浩特市建設50MW光熱項目，光熱項目日用水量為0.076萬m?，該污水處理廠可滿足光熱項目建設要求。

　　蘇尼特右旗政府與內蒙古牧都羊絨制品有限公司規劃在旗朱日和工業園區內建設一座日處理污水0.5萬m?的污水處理廠，預計2015年底投入使用。該污水處理廠與本項目場址距離僅為10km，且100MW光熱項目日用水量為0.155萬m?，污水處理水量可滿足項目建設要求。

　　場址選擇

　　電源建設模型分析：

　　由風資源變化特性曲線可知，與光伏發電相比，風電出力相對持續性較長，具有一定的連續性。但風電的波動性較大，大規模的風電基地在較高同時率的情況下，會對電網調峰造成很大困難。

　　根據太陽能資源變化特性曲線可知，光伏發電出力特點是相對平滑，且主要出現在電網用電高峰時段，但光伏間斷性明顯，且在電網晚高峰未結束前停止出力，持續供電能力較差。單一的大型光伏基地會造成輸送線路利用率不高，電力輸送經濟性差。

　　熱發電通過增加蓄熱系統，使其出力特性相對持續和可控，并解決光伏發電在電網晚高峰未結束前停止出力的問題，但截止目前光熱項目尚未實現大規模開發建設，前期投資相對較大，且沒有明確電價政策。

　　鑒于單一的風電及光伏等可再生能源項目出力特性存在弊端，研究利用風能及太陽能資源的互補特性，以受端電網用電負荷運行特性曲線為核心依據，將風電、光伏及光熱等可再生能源電源品種以集群的模式進行開發建設，輔以必要的儲能設施，通過優化組合實現其聯合出力相對穩定、平滑及可控，且在經濟性良好的基礎上，形成與用電負荷具有較好互適性的電源系統。

　　負荷預測研究分析

　　風電、光伏、光熱、儲能聯合運行研究

　　根據建模仿真分析數據結果，對集群與主網電力平衡分析，進一步研究集群運行與主網運行電力交換情況。規劃區域內（除阿巴嘎旗集群外）其他各集群與主網電量交換比例均控制在25%以內，六區域集群聯網運行后向主網電量送電比例為8.92%，接受電量比例為10.18%。可再生能源電源與用電負荷電力平衡結果較好。

　　據建模仿真分析數據結果，各集群與主網電量交換頻次均能控制在630次以下，六區域聯網運行后的交換頻次控制在663次。日均出現交換次數為3.6次以下。每個頻次的交換中均持續在20分鐘以上。集群與主網交換頻次較為合理，詳見下表。

　　據建模仿真分析數據結果，集群與主網電量交換負荷分布特征表現為，負荷越大出現的時間越少，負荷越小出現的時間越多，交換負荷主要在中低負荷之間，根據集群的經濟效益承受能力，在向電網上送大負荷功率困難時，可對風電出力主動限發，以降低主網調峰困難。

　　微網建設構想

　　本次規劃按照集群式開發、分步式建設、開放式設計、電源負荷一體化運行、易于電網布局、保障電力消納的整體規劃思路進行規劃。

　　本次規劃根據規劃區域內集群式微網電源的布局情況、電網現狀、主要負荷的分布及預測情況，將可再生能源集群式微電網構建規劃分為三個階段：第一階段為微網基礎培養期；第二階段為集群式微網構建期；第三階段為各集群微網聯合運行期。

　　（一）方案綜述

　　到2020年，集群式微網電源裝機達到253.5萬kW，儲能設施16萬kW，當地用電負荷與集群式微網電源將達到一定規模。根據各集群式電源所在區域供、用電負荷情況，優先將負荷比較穩定、電源建設比較完備的區域分布式電源按微網要求加強和改造，配置微網運行所需設備，建立和完善微網運行模式。

　　本集群式微網為并網型微電網，既可與外部電網聯網運行，也可以是一個預先設計好的孤島，可在外部電網故障或需要時與外網斷開單獨運行，通過綜合控制網內的分布式電源與儲能系統，維持所有或部分重要用電負荷的供電。微電網一般以一點（PCC：公共連接點）與上級電網連接，分界點可設置在微電網出口的連接線斷路器處。

　　區域集群式微網采用多級微電網輻射式架構。區域集群式微網總體架構如圖所示：接入系統的變電站（220kV），接入新能源電源、儲能和負荷構成主微電網；負荷中心的變電站（110kV）就地接入新能源電源、儲能和負荷構成一級子微電網；開發區等負荷區（35kV或10kV）接入分布式電源、儲能和負荷構成二級子微網；終端用戶接入分布式電源、儲能和負荷構成三級子微網。

　　各級微網通過對可控電源、儲能和可控負荷的調節，實現功率的就地平衡，從而通過整個區域集群式微網的分層分級功率平衡，實現新能源的就地利用，降低對公共電網的沖擊。

　　（二）各集群微網聯合運行期建設方案

　　隨著用電負荷與集群式微網電源達到一定規模，為了提高各個集群可再生能源的利用率和系統的可靠性，實現各集群電源及負荷區域之間的互濟性，可適時通過聯絡線實現各個集群微網進行聯網運行，探索超大型可再生能源微網建設與運行模式。

　　通過對每個分布式微網電源的出力特性和用電負荷特性進行對比分析，可將地理位置較近、電源出力和用電負荷特性具有互補性的分布式微網電源進行聯網，使得微網內部電源和負荷在更大范圍內實現一體化運行，并通過與主網的協調控制平滑接入主網或獨立自治運行，進一步滿足用戶對電能質量、供電可靠性和安全性的要求。

　　隨著用電負荷與集群式微網電源達到一定規模，以及各個集群式微網的運行經驗積累，為進一步提高系統的可靠性，通過聯絡線使各個集群微網進行聯網運行。

　　各集群微網通過220kV聯絡線實現環網連接，并通過220kV線路接入到500kV變電站220kV側，在500kV變電站設置1臺聯絡變壓器，實現整個微網的接入。通過500kV與公共電網聯接。

　　（三）各集群微網聯合運行期建設方案

　　整個區域微網與公共電網通過220kV的PCC點相聯接，通過對整個區域微網的控制，實現與公共電網的交換功率可調控。

　　由于區域微網內部采用“全局優化、區域自治”和功率分層分級的就地平衡方式。在規劃建設中，盡量的實現了電源與負荷的就地平衡，從而使得各集群間的交換功率很小。并且在區域微網實現潮流的優化控制，避免電磁合環造成的穩定問題。

　　區域微網與公共電網之間的交換功率可控，區域微網與公共電網從本質上是網與網的關系，之間通過線路聯絡，實現功率的相互支援，具有弱耦合的特征，將之間的相互影響降到最低。

　　區域微網內部各級子微網之間通過能夠快速隔離的PCC快速開關相聯接，當其中一個子微網內部發生故障時，PCC快速開關快速動作，實現故障子微網的快速隔離，保障其他微網的正常運行。故障子微網內部通過配置的微電網保護實現故障的快速隔離，保障子微網內部其他負荷的可靠供電。當故障切除后，子微網可以重新與上一級微網聯網運行。