摘要：风能作为一种清洁可再生能源，是没有公害的能源之一，而且基建周期短、装机规模灵活，倍受世界各国的重视。我国北方风能资源非常丰富，适合大力开发风资源，然而由于多种因素导致风力发电被弃风限电。本文对三北地区风电现状进行调查分析并对弃风限电的解决措施提出对策。
关键词：弃风；限电；分析
由于我国的风电装机主要集中在三北地区，经济相对落后、电能需求少且电能外送受电网结构和电能交易政策的影响，往往难以实现风电就地消纳。加之季节变化对生产和生活的影响，如供暖等，使得三北地区成为风电场弃风的重灾区。
1 三北地区弃风限电的现状
三北是弃风限电重灾区，主要涉及甘肃、新疆、内蒙古、东北三省、河北等多个省（区），大规模风电消纳一直是世界性难题，三北地区在此方面问题更加突出。一方面，其风资源集中、规模大，远离负荷中心，资源地市场规模小、难以就地消纳，而国外风资源相对分散，80％以上的风电接10kV以下配电系统，能够就地消纳；另一方面，风电本身具有波动性和间接性等特点，风电并网需要配套建设调峰电源，而我国风电集中的“ 三北” 地区，电源结构单一，基本没有调峰能力，就地消纳能力不足，跨区输电能力不足也是一个重要的制约因素。具体来说，三北地区弃风限电呈现出不同的特点：
1.1东北地区
用电需求增长缓慢，电力剩余过多，供热需求强，存在较大风电与供热之间的矛盾。黑龙江限电最严重时主要集中在每年冬季。数据显示，黑龙江供热机组占火电机组的68．86％，具备快速调峰能力的机组只有97.81万kW的水电。每年冬季受燃煤质量和供热安全约束，全省供热机组按最小方式出力也在600万kW 以上，而用电低谷时段仅为560万kW 左右，全省风电出力全部降至0，省内供电仍有40万kW 的富余，造成冬季这大风季节大面积弃风限电。而目前黑龙江供热机组占比还在进一步加大，弃风形势将进一步加剧。除了黑龙江，吉林省90％的火电机组是热电联产机组，即使对热电联产机组按“以热定电”的原则运行，在冬季采暖期，满足供热机组尚存困难，保障风电正常运行的空间就更加有限。
1.2西北地区
新能源装机增加迅猛，电力通道有限，远离用电负荷中心，本地电力需求低，导致电力供应过剩，最典型的是甘肃和新疆。截至2015 年6 月底，甘肃的光伏和风电装机分别已达575和1102万kW，稳居全国第一和第二，其中风电装机自2012 年至2015 年上半年增加467.80万kW，增幅达73.74％，成为甘肃省第二大电源，占全省电力装机的25.22％。2016年上半年弃风、弃光率却分别达到40％和32％以上，弃风形势加剧。新疆亦是如此，其电网装机连续四年增幅超25％，风电装机连续四年增幅超55％，而最大用电负荷增幅仅为20％，截至2015年6月，新疆最大用电负荷与外送容量之和仅为电源装机的53％，电源建设飞速发展和消纳增长缓慢、电网送出线路建设滞后呈鲜明对比，其限电比例已呈逐年大幅增加趋势。
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1.3华北地区
靠近用电负荷中心，但受外送通道送出计划及通道畅通性的影响较大，突出表现为电网网架结构不合理，外送通道建设与电源发展不匹配等问题。河北主要限电集中在张家口，其弃风限电主要受外送通道影响。2010年，该地区风电项目开发进入高速发展时期，截至2015年9月，张家口地区风电累计装机604万kW。但其网架断面未发生变化，限电逐年严重。据规划，国网公司将配套建设张南－昌平500kV 三回线和房山－天津南蔡500kV 双回线工程，预计全部建成投运后，张家口风电外送能力可新增200 万kW。
2 三北地区弃风限电的解决措施分析
2.1加强风电规划与电网规划的衔接
我国风电发展主要矛盾是风电装机、发电能力与电力送出、消纳能力的矛盾。虽电网企业已加大对风电接入工程投资，但电网规划与风电发展规划脱节，二者建设工期不匹配，导致风电与电网项目不协调，风电窝电问题严重，不能盲目进行风电基地建设。
2.2建立大电力市场机制
通过制定优先保证风电全额收购的市场机制和激励政策，实行绿色配额交易制度，从而风电配额可在电网间进行交易，推动风电在大电力市场中消纳，扩大风能资源的配置范围。同时，对化石能源发电业务实行碳税和资源税，增加风电的补助资金来源，完善风电电价和补贴政策。合理的市场化改革可加强企业对风电开发的投资，在经济上对弃风解决提供帮助。
2.3加强跨区输送电设备建设
三北地区风电集中、开发简单，弃风外送是解决其消纳问题的重要手段。三北地区风电在京津冀间消纳外还可跨区域在华东、华中地区消纳，以弥补该区域经济对电力的需求不足。建议强化电力跨区联动，加大跨区输送电设备建设，集中建设距离远、容量大、损耗低的特高压工程，促进“风火联合”的外送模式，使风电跨区往外省输送。
2.4调整三北地区电力结构
风电并网系统建设使得运营成本加大，深入挖掘火电装机调峰能力中可进行系统调峰的部分，以此促进三北全面电网调峰的常规火电调峰能力，减少弃风限电。火电厂可根据调度提供的发电计划、节能发电调度发电量计划，根据上述模型的计算结果，来选择是否进行机组调停和调停机组数量，并与调度进行沟通。只要机组的调峰运行时间大于临界时间，就应将机组停运，并将其负荷转移到其他机组上，以提高负荷率。
3 结语
总之，风电与电网规划不协调、本地消纳能力有限、外送能力与调峰能力不足是导致三北地区成为弃风重灾区的主要原因。通过建立健全完善的政府统筹规划机制为核心，调动各发电用电企业积极性为载体，以就地消纳为目标，辅以风电外送的政策建议，从而逐渐降低三北地区的弃风限电。
参考文献：
[1]谢国辉，樊昊．三北地区风电运行消纳形势及原因分析[J].中国电力，2014（10）．
[2]唐治平，魏超，张文忠．基于虚拟平台的绿色电力消纳体系规划与研究[J]．硅谷，2014（22）．
[3]李伟，张宏图，王群锋.吉林省风电规律特性及减少弃风[J].可再生能源，2015，（2）.
论文作者:刘星
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/19
标签：风电论文; 机组论文; 装机论文; 地区论文; 电网论文; 能力论文; 电力论文; 《电力设备》2017年第8期论文;