抽水蓄能系列16——蒙西风能及光伏发电电能外送情景分析

昨天和大家分享了抽水蓄能系列的第十五部分：蒙西本网消纳风能及光伏发电电能情景分析

今天和大家分享第十六部分：蒙西风能及光伏发电电能外送情景分析

1、方法学介绍

蒙西风电和光伏发电外送情景分析以外送风电为中心，按不同电源及其不同规模的组合拟定情景方案，分析比较输电方案的技术经济合理性。蒙西地区电力外送，受电地区除电力市场较大的华北电网之外，大部分将远距离输送到华中、华东等能源资源缺乏区域。研究优选采用技术经验成熟、且比较安全稳定经济的特高压直流输电作为远距离大 容量输电手段。蒙西风光外送规模大，单回路输电工程容量不应太小，以减少输电回路数。输电工程规模则根据各外送情景方案的电源组合及其发电特性，按电源送出需要确定。

考虑到风电上网容量比率的不确定性，研究分析了三大类情景：

情景 1：考虑风电上网容量为装机容量的 60%，最小上网容量取 5%，实际外送风电容量 600 万千瓦所对应的风电装机容量规模为 1000 万千瓦。

情景 2：考虑风电上网容量为装机容量的 50%，最小上网容量取 5%，实际外送风电容量 500 万千瓦所对应的风电装机容量规模为 1000 万千瓦。

情景 3：考虑风电上网容量为装机容量的 55%，最小上网容量取 5%，实际外送风电容量 550 万千瓦所对应的风电装机容量规模为 1000 万千瓦。

同时，研究配合考虑了八个输电方案，比较其年输电利用小时数，包括：

1）纯风电 1000 万千瓦

2） 风电 1000 万千瓦+光伏 300 万千瓦

3） 风电 1000 万千瓦+抽水蓄能 100 万千瓦

4）风电 1000 万千瓦+光伏 200 万千瓦+抽水蓄能 100 万千瓦

5）风电 1000 万千瓦+光伏 200 万千瓦+抽水蓄能 200 万千瓦+煤电 200 万千瓦

6）风电 1000 万千瓦+光伏 200 万千瓦+煤电

基础参数设置如下: 

1）有关单位研究表明，借风电送出通道补充送光伏电量，在风电上网率为 60%-70%时， 弃光率不大于 10%的可送光伏装机容量约为风电装机容量的 20%左右。因此，系统 每输送 1000 万千瓦装机容量的风电可以利用其互补作用补充输送太阳能发电装机 规模约 200 万千瓦。

2）光伏发电装机利用小时按 1600 小时、打捆煤电最小技术出力按 50%计算。

3）有效容量为系统运行最大负荷时段输电容量；有效容量=风电保证出力+抽水蓄能发电出力+煤电发电出力；太阳能在系统高峰负荷时段和负荷低谷时段均不发电。

2、外送情景分析

根据各方案的电源发电容量及输电规模，研究计算出输电工程的年利用小时。

情景 1 中：

方案 1 纯送风电，输电年利用小时低，系统高峰负荷时提供的有效容量很少，送 电功率对受电端系统是一个典型的反调节电源，受端系统必须配置足够的调峰电源。

方案 2 风电与光伏发电打捆，在方案 1 基础上提高了输电利用小时。

方案 3 有抽水蓄能调节，在方案 1 基础上输电规模减少，相应输电利用小时提 高。

方案 4 在方案 3 基础上打捆部分光伏发电，提高了输电利用小时。

方案 5 在方案 4 基础上增加抽水蓄能规模，打捆部分煤电，输电利用小时提高， 并改善了外送电源的反调节特性。

方案 6 为煤电与新能源打捆外送的情况，不配套抽水蓄能，与方案 1-5 比较，在输送同样的风电和光伏发电情况下，需要扩大输电工程规模。

方案 7 在方案 1-6 基础上风电外送容量扩大了一倍，增加光伏发电和抽水蓄能规 模，输电利用小时维持比较高的水平。

方案 8 在方案 7 基础上增加抽水蓄能规模，并打捆部分煤电，显著提高了方案的 输电利用小时，基本消除了外送电源的反调节问题。

方案 7-8 与方案 6 比较，因配套了抽水蓄能，在相同的输电规模下，送出风电、光伏发电容量增加了一倍。

情景 2 风电送出电量稍有所减少，但方案 1-5 因输电规模都比情景 1 相应方案减少，输电利用小时总体提高；方案 6 与情景 1 中对应的方案 6 相比，因多送了煤电而输电利用小时提高；方案 7-8 因与情 1 中对应的方案 7-8 的输电电量有所减少，故输电利用小时相应减少。

情景 3 计算了方案 8 的情况，抽水蓄能规模 400 万千瓦，输电利用小时约 7200 小 时。

3、蒙西风能及光伏发电电能外送综合分析

通过表 8 比较分析，可以得出：

1） 输电系统单纯输送风电，不仅效率低下，输电特性也不理想。

2）风电打捆光伏发电，发电特性具有一定的互补作用，输电利用小时提高，但也不能改变输电特性的反调峰影响。

3）外送风电配套抽水蓄能电站，能减少输电规模、改善输电特性，大大提高输电技术经济效果。

4）鉴于风能、太阳能发电出力具有明显的间歇性、随机波动性和不可控性，在外送输电方案中，适当打捆煤电，可以提高输电质量和和效率，还有效地降低了因大自然条件变化而带来输送电源的不稳定性风险，改善直流输电系统的安全运行特性。

5）如果风电、太阳能发电外送只打捆煤电而不配套抽水蓄能，比较方案 6 与方案 7、 方案 8，显而易见，方案 6 因未配套抽水蓄能，在相同的输电规模下，送出风电、 太阳能发电容量只及方案 7、方案 8 的一半。 

6）为减少输电回路数，蒙西输电通道单回路容量优先选取 800 万千瓦。±800 千伏特高压直流输送 800 万千瓦输电工程已大批量规范化应用，其输电规模对受端系统也是 合适的。 

综合考虑蒙西风电及光伏发电电能外送情景分析方案，研究推荐采用方案 8，即采 用±800 千伏、输电规模 800 万千瓦的特高压直流工程，一回输电通道打捆输送风电装机 2000 万千瓦、光伏发电装机 400 万千瓦、煤电装机 200 万千瓦，对应于风电上网容量 50%-60%，配套建设抽水蓄能规模 300-500 万千瓦，相应替代受端系统电源有效容量 600-800 万千瓦。此输电工程整体技术经济特性好，能为受端系统提供一个安全、高效的优质电源。

抽水蓄能系列的第十六部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第十七部分的内容：蒙西抽水蓄能和锂电池储能全生命周期成本收益分析

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