内蒙古东部地区风电场接网方案探讨

王艳辉

（1.华北电力大学；2.内蒙古东部电力有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

内蒙古东部地区风电场接网方案探讨

王艳辉

（1.华北电力大学；2.内蒙古东部电力有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

本文通过对风电场不同接网方案对比分析，结合蒙东电网实际情况，提出适合蒙东地区风电场接网方案建议，旨在为蒙东地区的风电接网提供技术原则.

蒙东；风电场；接网；方案

内蒙古东部地区（以下简称蒙东地区）地处北半球中纬度盛行西风带，受西伯利亚及蒙古冷高压和蒙古高原气旋等天气系统，以及东亚海陆季风和蒙古高原季风的影响，风能资源十分丰富.内蒙古地区风能资源部储量为8.98亿千瓦，蒙东地区风能资源储量占内蒙古地区全部储量的32％.蒙东地区风能资源的技术可开发量约为4300万千瓦，约占内蒙古自治区全部技术可开发量的29％.蒙东地区被列为国家七个千万千瓦风电基地之一.

近几年来，蒙东地区风电从第一台风机屹立，到2010年底蒙东337万千瓦装机容量，蒙东地区风电发展速度遥遥领先.为更好、更快的引导蒙东地区风电有序发展，在保证电网安全稳定的前提下，合理的规划论证风电场接入电网方案，在满足风电场接入系统需要、支持风电发展、调整我国能源结构，促进节能减排，保障生态环境，有重要意义.

1 蒙东电网及地区风电场分布特点

1.1蒙东电网特点

蒙东电网位于内蒙古自治区东部，供电区域为呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市和赤峰市,地域辽阔，供电面积46.83万平方公里.目前，蒙东四盟市电网均直接与东北主网联网运行，蒙东电网尚未形成统一的电网.截至2011年8月底，蒙东电网装机容量1866.68万千瓦，全社会用电量203.90亿千瓦时，网供最高负荷346万千瓦，外送电量完成278.34亿千瓦时，是典型的“小负荷、大电源”的外送型电网.

长期以来，蒙东电网特别是呼兴电网，受原管理体制、投资不足等因素，电网建设严重滞后，蒙东电网形成了供电面积大，供电距离远，电网结构薄弱、松散的主要特点.蒙东地区220kV电网局部地区形成环网，大部分地区依然是辐射状220kV线路供电，且尚有很多县区没有220kV变电站，仍然采用110kV或66kV线路长距离、单电源、单回线路供电，网内部分供电区域与主网架之间电气联系薄弱.

1.2地区风电场分布特点

蒙东地区风电资源分布与负荷中心呈逆向分布.大部分风电场分布在远离主网架的偏远山区，远离负荷中心.蒙东地区风资源分布较为集中，风电所发电量无法就地平衡，只有通过长距离输电线路接入电网负荷中心才能实现风电集中开发和外送消纳.蒙东电网“小负荷、大电源”决定了“大风电融入大电网”成为蒙东风电发展的必然选择.

下图为蒙东地区50米风速风资源分布图：

2 风电场接网典型方案分析

2.1接入系统方案

（1）孤立风电场，且与其它风电场距离较远，无法联合送出，采用经1回联网线路直接接入系统.

（2）孤立风电场，距离电网变电压较远且有送电线路可以就近利用，采用经1回联网线路“T”接至就近线路接入系统.

（3）分布在同一送电走廊沿线的多个风电场，可采用沿线风电场联网线路均“T”接汇集至一条送出通道实现接入系统.

（4）多个风电场分布距离近，较为集中，可采风电场联合汇集接入同一个升压站或汇集站接入系统.

（5）风电场升压站串联接入电网也是几个风电场接入电网的一种方案.

2.2接网方案比较及技术经济分析

风电接入方案及技术经济分析（如下表所示）

由上表看出：方案一技术性、经济性较差，该方案适用于新建变电站，按照周边风电规划，预留相应间隔位置.方案二适用于现有运行变电站，可满足多座风电场接入要求.随着汇集容量加大，远期需结合电网发展对联网方案进一步调整.方案三、方案五不适用不同业主风电场，运行、管理、维护等关系复杂，前期沟通协调难度大，遇问题易发生业主相互推诿现象.方案四适用汇集站附近风资源、风电场规模比较确定，电网建设资金比较富足情况.

国网公司风电场送出工程典型设计方案按照风电场升压站的电气主接线应尽量简化、节省投资和年运行费用，并考虑分期建设和过渡的方便等技术要求，根据风电场的规模，合理确定接入电压等级：容量较小的风电场可采用低电压等级分散接入系统，容量较大的风电场可采用较高电压等级集中接入系统.方案一至四均符合国网公司风电场送出工程典型设计方案，方案五不是国网公司典型设计推荐方案.

2.3风电场升压站电气主接线方案

风电场各类型变电站的主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要素.变电站主接线方案应考虑变电站在风电场中的地位和作用、变电站分期和终期建设规模等方面综合确定.

国内风电场升压站规模基本上分期建设，由于风电场利用小时数低，联网线路一般采用1回线路.风电场升压站电气主接线主要采用线路－变压器组、扩大单元接线（进线端不安装断路器）与单母线接线方式，符合国网公司风电场典型设计方案.线路-变压器单元接线最简单，设备开关最少，且不需高压配电装置，适用于升压站只有一台主变和一回送出线路的情况；单母线接线简单清晰、操作方便、便于扩建，适用于进出线回数三回及以上的情况.

风电场升压站电气主接线典型设计如下图所示：

考虑风电场维护系统保护、通信能力较弱，为简化保护配置，节省投资，风电场联网线路主要采用在电网系统线路侧配置双套距离零序保护作为线路主保护，保护范围延伸至风电场主要高压侧.该保护配置方案可以实现线路全线故障时快速切除故障要求.该方案存在风电场升压站单台主变故障将造成风电场全停，但由于主变故障率低、风电发电能力不确定性及风电在系统中的地位与作用，采用该保护配置方案是可行的,该保护配置方案也符合《国网公司风电场电气系统典型设计》和《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定》要求.

3 蒙东地区风电场接网方案现状

截至2011年6月底，蒙东地区已接入电网运行的风电场48座，装机容量521.17万千瓦.结合蒙东电网网架薄弱、“大电源、小负荷”、供电面积大及供电距离远、电网松散等特点，蒙东地区风电场目前采用：单个风电场远距离专用联网线路直接接入电网、多个风电场联网线路“T”接汇集后共用1个联网线路通道接入电网、风电场各自联网线路均接入汇集站后接入电网3种主要接网方案，其中多个风电场联网线路“T”接汇集接入电网方案使用情况较为普遍.

为节省投资，简化风电场电气主接线，蒙东地区风电场一般采用线路－变压器组或单母线接线方式，联网线路不配置光纤差动保护，采用只在电网系统侧按双重化原则配置微机型分段式距离、零序保护，风电场升压站侧不配置线路保护.

4 风电场“T”接汇集联网方案对电网运行影响

经统计分析风电场“T”接汇集联网方案对蒙东电网运行影响如下：

4.1 电网送出线路上“T”接有多条风电场联网线路，其中1条风电联网线路发生故障，就会导致整个故障线路“T”接所在的电网线路跳闸，同时将伴随有大量风机脱网.如联网线路上存在非电网公司产权的“T”接送出线路，存在该T”接送出线路故障影响电网公司产权线路的运行可靠性和跳闸率等运行指标.

4.2 风电联网线路重合闸调度目前不投入使用，故障跳闸后需要手动强送.2010年蒙东地区220千伏线路故障跳闸15次，其中风电线路“T”接情况的联网线路跳闸占风电联网线路总跳闸5次中的3次.

4.3多个风电场联网线路“T”接汇集接入系统，每个风电场至“T”接点联网线路长短不一，线路故障跳闸保护装置测距范围内需要对所有“T”接线路进行巡线找故障点，巡线时间加长、运维人员劳动强度加大，线路恢复送电时间加长.

5 蒙东地区风电场联网线路“T”接汇集优点

5.1 蒙东电网地区风电装机规模远远大于当地负荷水平，风电场远离主网架，采用以220千伏电压等级接网，相互汇集“T”接入电网，缩短联网线路长度，充分利用线路输送能力，节省投资，利用有限的系统侧变电间隔较好的实现多个风电场接入.

5.2 当前，电力工程建设征地难度增大，特别是线路走廊问题，汇集“T”接方案一定程度上减少了线路走廊需求规模，为满足风电送出加快了联网工程建设进度.

5.3 蒙东电网目前尚未形成统一坚强的电网，在国网公司投资规模调整的情况下，急需加大投入建设蒙东主网架.为在节省资金同时支持、满足蒙东地区风电发展和并网需要，多个风电场联网线路“T”接汇集接入系统方案是符合蒙东电网实际情况的.

5.4 蒙东地区风资源丰富，为实现“大风电融入大电网”，最终优化网架结构，满足风电送出需求，过渡期间采取风电场联网线路“T”接接入系统方案符合电网的最终规划目标.

6 结论及建议

6.1 《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定》中明确“对于风电场以一回220/110千伏接入系统时，宜在电网侧装设距离保护（定值伸进升压站变压器），在线路故障时切除故障不重合”；《风电场接入电力系统技术规定》中明确“有特殊要求时，可配置纵联电流差动保护”.由此可见，蒙东地区风电场联网线路目前采用的简易保护配置方案是符合要求的，是国网公司风电场接入系统相关规定所推广使用的.

6.2 风电联网线路的非计划停运率、可靠性指标等同业对标指标与线路的重合闸使用方式有关，目前联网线路的重合闸装置规划时均已配置，建议应进行风电场联网线路重合闸使用方式的研究.或根据《国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定》中明确风电场220千伏线路“故障时切除故障不重合”，建议风电场联网线路不应纳入电网线路的运行可靠性和跳闸率等运行指标的考核范围.

6.3 建议思考寻求新的风电线路运维管理模式和方法，缓解运维强度，从而提高运维水平和效率.

〔1〕国家电网公司风电场接入系统设计内容深度规定（修订版）.2009.

〔2〕国家标准《风电场接入电力系统技术规定（国标报批稿）》(GB/T 19963).2011.

〔3〕蒙东电网“十二五”发展规划.2010.

TM614

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：1673-260X（2013）01-0037-03