風(fēng)電場場用電系統(tǒng)優(yōu)化改造的探討

楊延俊 李偉強(qiáng)

摘 要：本文首先簡要闡述了風(fēng)電場場用電情況，進(jìn)而以新疆某風(fēng)電場為例，對風(fēng)電場場用電系統(tǒng)優(yōu)化改造情況展開分析，旨在通過風(fēng)電場電能消耗情況的研究，對風(fēng)電場場用電接線方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，促使供電更加高效、方便，電力資源更加充沛，以風(fēng)力發(fā)電的方式，帶動經(jīng)濟(jì)效益的提升。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;風(fēng)電場;場用電

引言：

風(fēng)力發(fā)電作為重要的發(fā)電方式，實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效運(yùn)用，在保證發(fā)電穩(wěn)定的情況下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。對風(fēng)電場場用電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，將會促使風(fēng)電場用電回路更加可靠穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都會有效提升。

一、風(fēng)電場場用電分析

近些年來，我國一直在大力推進(jìn)對各種新能源的使用，風(fēng)力發(fā)電也開始進(jìn)入快速發(fā)展時期。風(fēng)電場的運(yùn)行管理工作也開始朝向精細(xì)化、高效化方向運(yùn)行，通常來講，風(fēng)電場場用電主要包括變壓器鐵耗、輸電線路損耗、無功補(bǔ)償裝置能耗、機(jī)組待機(jī)自耗電、生產(chǎn)生活用電幾方面，風(fēng)電場場用電率也會隨著發(fā)電量的提升而出現(xiàn)劇烈的變化，在這種情況下風(fēng)電場場用電率難以切實(shí)發(fā)揮功效，體現(xiàn)出其本身節(jié)能環(huán)保的作用。與此同時，當(dāng)進(jìn)行風(fēng)電發(fā)電時，本身具有不可控的性質(zhì)，在此情況下，當(dāng)對電力系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)保護(hù)時，可以采用三段式保護(hù)的方式完成，如果電流保護(hù)效果不佳，將會隱含各種風(fēng)險(xiǎn)性因素，影響風(fēng)電場的順利運(yùn)作。

二、風(fēng)電場場用電系統(tǒng)優(yōu)化改造

（一）工程概況

在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷調(diào)整升級，人們對于日常生活的品質(zhì)要求開始不斷提高，在此情況下借助風(fēng)力資源實(shí)現(xiàn)風(fēng)電發(fā)電能夠更好地滿足社會生活的要求，與煤炭發(fā)電的方式相比，無論是在能源消耗，還是在經(jīng)濟(jì)成本方面都有所進(jìn)步。風(fēng)力資源作為一種重要的清潔能源，能夠?qū)崿F(xiàn)資源節(jié)約和節(jié)能環(huán)保，風(fēng)力發(fā)電也開始成為一種主要的發(fā)電方式，成為風(fēng)電場建設(shè)過程中的主要內(nèi)容。當(dāng)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時，本身隨機(jī)性較強(qiáng)，風(fēng)向變化和風(fēng)速變化都會直接影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效果，促使風(fēng)力發(fā)電也出現(xiàn)許多問題。我國風(fēng)力資源十分豐富，采用風(fēng)力發(fā)電的方式能夠有效應(yīng)對電力短缺的問題，還能夠借此帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的提升。

在我國新疆地區(qū)有著大量的風(fēng)力資源，本文則以新疆地區(qū)某風(fēng)電場為例，對其發(fā)展情況進(jìn)行分析。該風(fēng)電場由延期三建工程建成，并在其發(fā)展過程中總裝機(jī)容量為250兆瓦。在該風(fēng)電場建設(shè)過程中第一期和第二期的工程都是由當(dāng)?shù)匕l(fā)改委批準(zhǔn)得到的特許權(quán)項(xiàng)目，兩期工程項(xiàng)目的裝機(jī)容量則為50兆瓦，在該風(fēng)電場本身機(jī)電系統(tǒng)和升壓站既有的變壓器作用下，能夠?qū)⑵溥M(jìn)行升壓處理，將其傳送到風(fēng)電場系統(tǒng)中。該風(fēng)電場第三期工程與第一期、第二期工程有著一定差別，并非發(fā)改委批準(zhǔn)的特許權(quán)項(xiàng)目，而是非特許權(quán)項(xiàng)目工程，裝機(jī)容量不變，工作人員通過風(fēng)電場集電系統(tǒng)的作用能夠?qū)崿F(xiàn)第三期工程項(xiàng)目升壓傳送系統(tǒng)的目的。該風(fēng)電站在33千伏側(cè)和220千伏側(cè)分別呈現(xiàn)不同的接線方式，在220千伏線路該風(fēng)電場升壓站主要采用單母線完成接線工作，采用三進(jìn)一出的方式，促使該風(fēng)電場容量為250兆瓦的電力能夠直接透過電壓線路進(jìn)入風(fēng)電系統(tǒng)中;在35千伏線路該風(fēng)電場升壓站主要包括3個互不相連的單母線段，并在不同的工程階段完成相應(yīng)的單母線接線工作[1]。

該風(fēng)電場的第一期和第二期工程都是特許權(quán)項(xiàng)目，即工程建設(shè)單位已經(jīng)與新疆發(fā)改委簽署了對應(yīng)協(xié)議，促使工程建設(shè)單位能夠按照協(xié)議內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的建設(shè)、運(yùn)營、設(shè)計(jì)、維護(hù)等工作，特許權(quán)項(xiàng)目的方式也是較為傳統(tǒng)的一種應(yīng)用方式，和非特許權(quán)項(xiàng)目存在著一定差別，在對發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算時主要采用單獨(dú)計(jì)量的方式，進(jìn)而完成風(fēng)電場發(fā)電量的整合平衡。與此同時，從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司對基本用電量需求的角度進(jìn)行分析，應(yīng)當(dāng)對上網(wǎng)電量展開分開控制的方式，促使電能實(shí)現(xiàn)基本的供需平衡。需要明確的是，風(fēng)力發(fā)電雖然清潔環(huán)保，但很容易受到外界環(huán)境變化的影響，促使發(fā)電機(jī)發(fā)電始終處于動態(tài)變化過程中，使得電力調(diào)度變得十分困難。

本項(xiàng)目工程中風(fēng)電場的220千伏升壓站由于受到地面環(huán)境的影響，電源用電和升壓站距離很遠(yuǎn)，測試當(dāng)進(jìn)行用電時，很多時候并不能直接從升壓站獲取用電，風(fēng)電場場用電系統(tǒng)可以直接從升壓站35千伏側(cè)的集電線路引接電源，將其視作工作電源，并通過跌落式開關(guān)借助高壓電纜的作用，促使300兆高壓電纜能夠直接將其接入到場用工作變壓器中[2]。還可以將場外農(nóng)電系統(tǒng)進(jìn)行引接電源，將其視作風(fēng)電場的外接電源。

此外，從變電所用電設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定情況進(jìn)行分析，在對電壓處于220千伏的變電所進(jìn)行分析時，一般可以引接兩臺容量相同的工作變壓器。兩臺變壓器的性能不同，當(dāng)只有一臺變壓器運(yùn)作時，一臺變壓器主要通過外接電源進(jìn)行引接，并能夠?qū)⑵渑c風(fēng)電場的實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行綜合考量，確保用電負(fù)荷基本要求。在本文提及的風(fēng)電場變壓站中，變電壓一共包含2臺，一臺用于具體運(yùn)作，另一臺用于基本備用儲備，通過外接農(nóng)電線路的方式完成。

（二）風(fēng)電場場用電接線改造

1.電價費(fèi)用

新疆地區(qū)風(fēng)力資源豐富，近年來在國家資源政策的號召下，實(shí)現(xiàn)電力市場的快速發(fā)展，促使風(fēng)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)高效建設(shè)。根據(jù)中廣核新能源（深圳）有限公司新疆分公司調(diào)查數(shù)據(jù)得知，目前，新疆風(fēng)電裝機(jī)已經(jīng)超過2000萬千瓦，在用電規(guī)模方面已經(jīng)處于西北地區(qū)第一的位置。在這種情況下，系統(tǒng)網(wǎng)架難以有效應(yīng)對風(fēng)電場發(fā)電的電能要求，尤其等到冬季，居民對于供暖要求開始提高，非特許權(quán)項(xiàng)目電價與一般用電電價無論是在特許權(quán)電價、非特許權(quán)電價、農(nóng)用電價還是購網(wǎng)電價方面電價都會更高，限電情況時有發(fā)生。從近些年來用電量的綜合情況進(jìn)行考量，每年大量的用電量耗費(fèi)中很大一部分都是由場內(nèi)處于35千伏一端的集電線路引接而成，在此情況下，如果不承擔(dān)限電任務(wù)的集電線路將會進(jìn)行大量的電能消耗。此外，許多風(fēng)電場在位置設(shè)置上都比較偏僻，電網(wǎng)基礎(chǔ)較差，外引電源多是農(nóng)電線路的方式，供電本身的穩(wěn)定性和可靠性有限，促使停電風(fēng)險(xiǎn)高，在此情況下，進(jìn)行場用電接線改造十分必要。

2.接線方式

從風(fēng)電場的實(shí)際建設(shè)情況進(jìn)行考量，如果想要帶動風(fēng)電場場用電供電回路本身的穩(wěn)定性和有效應(yīng)，可以采用增加引接電源的方式，即在該風(fēng)電場第三期項(xiàng)目35千伏集電線路獲取場用電源，如果特許權(quán)L11出現(xiàn)各種故障問題，就可以將場用電源進(jìn)行及時切換，實(shí)現(xiàn)場用電接線改造優(yōu)化的目的。如果非特許權(quán)L16線路出現(xiàn)各種故障問題，也可以及時采取相應(yīng)措施，進(jìn)行電源切線，促使L11線路能夠?qū)崿F(xiàn)最大電能發(fā)電，切實(shí)應(yīng)對風(fēng)電場隨意性強(qiáng)的問題，實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的提高。采用上述方式能夠完成風(fēng)電場電力系統(tǒng)的供電作用，并能夠就電力系統(tǒng)的限電指令及時調(diào)整電源接線方式，確保供電的穩(wěn)定性和安全性。通過應(yīng)用上述方式，及時風(fēng)電場處于限電的情況，仍舊可以實(shí)現(xiàn)大量發(fā)電，并能夠帶動社會經(jīng)濟(jì)效益的提升，并能夠有效帶動場用電對農(nóng)電的具體應(yīng)用。具體來講，可以將原電源的線路桿塔跌落式開關(guān)電纜的下引處，并能夠?qū)⑵浜碗妷褐?5千伏的電纜進(jìn)行連接，完成電源敷設(shè)工作，并將其介入到跌落式開關(guān)下引處的位置，重新制作電纜頭，確保風(fēng)電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠線，在此過程中，變壓器處接線并不需要做出任何調(diào)度變化[3]。

結(jié)論：

綜上所述，對風(fēng)電場場用電系統(tǒng)優(yōu)化改造具有十分重要的意義，采用技術(shù)改造的方式，能夠充分借助天然的風(fēng)力資源，帶動風(fēng)電場運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)效益的提升，促使風(fēng)電場場用電供電回路更加可靠，采用兩路選擇的方式也能夠降低停電等事故發(fā)生的可能性，確保用電安全、穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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[3]謝曉剛，陳俊，張安.人工智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2021（07）：35-36.