辽宁西北地区风电接入系统研究

宋颖巍，宋 坤

(辽宁省电力有限公司电力经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015)

近年来，风力发电在辽宁省内得到了迅速发展，成为省内仅次于火电装机容量的第二大电源。辽宁省风能资源开发主要分布在辽西北山地丘陵地区，风电场多处于电网网架薄弱的农村地区，当地电网接纳能力有限，各地区都在不同程度上出现了风电场接入系统方案难以选择的问题。由此可见，风电的“快速发展”对辽宁电网的风电消纳和送出能力提出了严峻挑战，已成为辽宁省风电发展亟待解决的问题。

本文针对此问题开展了辽宁西北地区风电分散接入方案研究，以地区风电现状及风电规划为基础，结合地区“十二五”电网规划负荷预测及网架建设情况，根据本文研究确定的风电接入系统设计原则，提出了地区风电接入系统方案。以期引导风电开发健康、有序进行，实现风电接网的科学规范，达到风电开发与电网发展的有机统一，协调发展。

1 风电接入系统设计原则

为了满足风电健康、有序发展，结合地区现有电网结构及网架规划，并考虑风电场装机容量和分布情况，制定相对应的风电场接入系统原则［1－3］。

1.1 就地消纳原则

a． 对于装机容量在10万kW及以下的风电场，宜利用附近的66 kV电网就地消纳，以加强农村电网网架建设为主，结合附近的66 kV变电站和线路改造工程，就近接入系统;如附近区域66 kV线路和变电站不具备接入条件，实施改造难度较大情况下，采用新建66 kV线路直接接入附近220 kV变电站66 kV母线。

b． 对于装机容量在15万kW的孤立风电场，如所在220 kV变电站供电区内没有其他的风电场及66 kV电源接入，采用1回66 kV线路接入变电站66 kV母线。

1.2 分散接入原则

对于装机容量在20万kW及以上的区域性风电场，宜采用220 kV电压等级接入系统，在风电场中心区域先期建设220 kV风电汇流站，应符合规划网架为宜，再由汇流站采用1回220 kV线路接入系统变电站，每个汇流站输送容量不宜大于220 kV系统单机最大容量，以50～60万kW为宜。

a． 风电汇流站建设方式

对于未来可发展成变电站的汇流站，在建设时考虑负荷站与汇流站合并建设，汇流站与系统的连接方案以符合规划网架为宜，便于与电网规划相结合 (如铁岭双山变电站和朝阳保国老变电站);对于不发展成变电站的汇流站，也可以采用旧小容量变压器的形式 (6.3万kVA或12万kVA)同时实现220 kV和66 kV层面的风电汇流，其与系统的连接线以1回220 kV线路为宜。

b． 汇流站送出导线截面选择

所选导线极限输送容量能满足汇流站接入的风电场送出容量，宜采用2×300 mm2和2×400 mm2为主。

c． 对于没有规划建设汇流站的地区，可先行选取1回风电场至系统的220 kV送出线路作为主干线路，其他风电场送出线可就近T接此线路。

1.3 优先发展原则

为了充分利用现有电网资源，应优先安排有就地消化能力的地区及电网网架坚强的地区开展风电接入系统可研设计工作。

2 风电接入系统研究

辽宁西北地区风电发展主要集中在锦州、阜新及朝阳地区。因此，本文主要对3个风电接入系统进行了研究。以3个地区的风电现状及风电规划为基础，结合地区“十二五”电网规划负荷预测及网架建设情况，根据本文研究确定的风电接入系统设计原则，提出了3个地区的风电接入系统方案，并通过仿真计算研究3个地区风电接纳能力［4－5］。

2.1 锦州地区风电接入系统研究

在地理分布上，义县和凌海北部地区风电开发较为密集，这两个地区可以看作锦州北部地区的一个整体，而黑山地区与阜新地区电网联系紧密，其相关论述可结合阜新地区统一论述。

按照目前收集的各风电业主开展前期工作情况，结合锦州地区风电发展规划，在“十二五”期间主要在义县、凌海地区规划约100万kW的风电投产，结合地区负荷预测及网架建设情况，为满足现有开展前期工作的风电场接网，并为规划的风电场预留接网条件，考虑在义县和凌海北部地区设置1～2个风电场汇流站。

a． 在义县及凌海交界处建设风电汇流站，将该地区附近的风电场电力均接入该汇流站，预计初期风电总接入容量为20万kW，最终风电规划容量为50万kW。

b． 在义县县城东部建设风电汇流站，将该地区附近的风电场电力均接入该汇流站，预计初期风电总接入容量为25万kW，最终风电规划容量为55万kW。

c． 其余规划的风电场均为装机容量在15万kW及以下的孤立风电场，按照本文确定的风电就地消纳原则接入系统。

通过对该地区风电输送能力计算分析，正常方式下，两个汇流站及地区系统变电站可以接纳“十二五”期间规划约100万kW的风电出力。“N－1”方式下不发生过载。

同时经过稳定计算，在地区1回主要送出线路故障时，地区机组能够保持稳定运行。

2.2 阜新西部及黑山地区风电接入系统研究

本区域内考虑已评审接网方案的风电场均投运，通过对该地区风电输送能力计算分析，该地区风电接纳能力已达饱和，在目前没有增加外送通道规划的前提下，阜新西部及黑山地区也已不适宜再发展风电。应结合阜新地区风电发展考虑建设500 kV变电站解决风电送出问题的同时进一步优化地区网架。

2.3 朝阳地区风电接入系统方案研究

按照朝阳地区风电规划，北票与建平地区是目前风电前期工作发展较快的地区，也是未来风电发展的主要集中地区。本文对这两个地区汇流站布点和接网方案进行具体研究。

a． 北票地区风电接入系统方案研究

“十二五”期间北票地区共有3座220 kV变电站，该地区风电可通过这3座变电站按照本文确定的风电接入系统设计原则接入系统，通过对该地区风电输送能力计算分析，在正常及N－1条件下，在考虑3座变电站变负荷消纳部分风电情况下，可接纳“十二五”规划的90万kW左右的风电出力;发生检修方式下N－1故障时，仅可接纳80万kW左右的风电出力。

b． 建平地区风电接入系统方案研究

按照建平地区风电发展规划，在“十二五”期间建平地区规划约60万kW的风电投产，结合地区负荷预测及网架建设情况，考虑在建平北部建设汇流站，将该地区附近的风电场电力均接入该汇流站，预计初期风电总接入容量为35万kW，最终风电规划容量为60万kW。

其余规划的风电场均为装机容量在15万kW及以下的孤立风电场，按照本文确定的风电就地消纳原则接入系统。

通过对该地区风电输送能力计算分析，该地区“十二五”期间可以接纳“十二五”规划的约60万kW的风电电力。

3 结束语

本文结合地区现有电网结构及网架规划，并考虑风电场装机容量和分布情况，制定相对应的风电场接入系统原则。并利用该原则对辽宁风电集中开发的辽宁西北地区的风电接入系统进行了研究，确定风电接入系统方案;同时通过大量的仿真计算，对辽宁西北地区“十二五”风电接纳能力进行了分析。统筹规划地区风电接入系统方案，有效保证了风电在电网安全稳定运行前提下科学接入，推动了风电开发与电网发展的有机统一和协调发展。

［1］ 朱 涛．风电接入系统的相关问题研究综述 ［J］．南方电网技术，2009，3(5):58－63．

［2］ GB/T 19963—2011，风电场接入系统技术规定［S］．

［3］ 戴慧珠，王伟胜，迟永宁．风电场接入电力系统研究的新进展 ［J］．电网技术，2007，31(20):16－23．

［4］ 余 洋，陈盈今，刘立卿，等．大规模风电接入电网电压稳定性影响的研究［J］．电力科学与工程，2010，26(4):1－4．

［5］ 董 红，孙景强，许 峰，等．广东风电发展及接入系统存在问题分析 ［J］．广东电力，2010，23(9):40－43．