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中國風電不能承受的低電壓穿越之重探析
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http://shiquanmuye.com 發(fā)稿日期:2011-5-23
- 【搜索關(guān)鍵詞】：風電研究報告 投資策略 風電市場分析 發(fā)展前景 競爭調(diào)研 趨勢預測
- 中研網(wǎng)訊：
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兩個月之內(nèi)，“低電壓穿越”這一并不為大眾熟知的風電技術(shù)名詞頻現(xiàn)報端。就2月24日以來接連發(fā)生的風機脫網(wǎng)事故，各家媒體紛紛發(fā)表文章，其口徑也發(fā)生微妙變化。從3月《國家財經(jīng)周刊》依據(jù)電監(jiān)會報告婉轉(zhuǎn)指出“2·24”事故禍起風電機組不具備“低電壓穿越”能力.那么，近期發(fā)生的事故究竟有何未披露的細節(jié)？風電企業(yè)該不該、又能不能承受“新國標”中低電壓穿越標準之重呢？本報記者展開了調(diào)查。
2011-2016年中國電站自動化行業(yè)投資策略分析及前 【出版日期】 2011年5月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個2011-2016年中國電站配件行業(yè)投資策略分析及前景 【出版日期】 2011年5月 【報告頁碼】 350頁 【圖表數(shù)量】 150個2011-2015年電煤行業(yè)競爭格局與投資戰(zhàn)略研究咨詢 2010年煤價持續(xù)上漲，居高不下，部分地區(qū)的電煤供需偏緊，成為了影響當前能源和電力供應的重大2011-2015年波浪發(fā)電行業(yè)競爭格局與投資戰(zhàn)略研究 盡管人類從2000多年前就發(fā)明了水輪，開始利用水能，但作為大規(guī)模電力來源，潮汐和波浪的利用程52天內(nèi)的升級
4月17日同樣發(fā)生在甘肅酒泉的事故前后持續(xù)達10分鐘之久，損失出力1006.2兆瓦（100.62萬千瓦），較“2·24事故”脫網(wǎng)風機和損失出力均增加約兩成。
一波未平，一波又起。
繼2月24日甘肅酒泉發(fā)生風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故之后，國家電監(jiān)會5月5日再次通報4月發(fā)生在酒泉和河北張家口兩起大規(guī)模風機脫網(wǎng)事故。
據(jù)電監(jiān)會通報，4月17日，甘肅某風電場電纜頭短路事故帶來的系列反應造成702臺風電機組相繼脫網(wǎng)，損失出力占事故前酒泉地區(qū)風電出力的54.17%，并將整個西北電網(wǎng)主網(wǎng)的頻率拉低。同日，河北張家口某風電場箱式變壓器發(fā)生短路事故，引起的系列反應造成644臺風機相繼脫網(wǎng)，損失風電出力占事故前張家口地區(qū)風電出力的48.5%，同樣波及華北電網(wǎng)主網(wǎng)。
相比當時被稱為“迄今最大的一起風機脫網(wǎng)”的“2·24事故”，電監(jiān)會此次并未提及后兩次脫網(wǎng)事故的規(guī)模和持續(xù)時間，而一位知情人士向《中國能源報》記者透露，4月17日同樣發(fā)生在甘肅酒泉地區(qū)的事故前后持續(xù)達10分鐘之久，損失出力1006.2兆瓦（100.62萬千瓦），較“2·24事故”脫網(wǎng)風機和損失出力均增加約兩成。短短52天之內(nèi)，“最大風機脫網(wǎng)事故”的記錄又被刷新。
另據(jù)知情人士透露，其實2月24日之后，酒泉地區(qū)在4月3日、4月17日、4月24日和4月25日(兩起事故）又相繼發(fā)生了5次類似事故。而4月25日的一起事故可能更加嚴重�！�“風電對電網(wǎng)穩(wěn)定性的負面影響已經(jīng)開始集中顯現(xiàn)。事故后果是嚴重的。因為哪怕很短暫的頻率波動也會讓一些向電網(wǎng)購電的制造企業(yè)生產(chǎn)出大量廢品，更何況還有對電網(wǎng)和風機本身的沖擊。”中國電科院一位簽頭起草風電并網(wǎng)“新國標”的人士對記者表示。中國電科院也是國內(nèi)風機低電壓穿越測試的主導單位�！�
“4月17日事故中，一個值得注意的因素是風電裝機規(guī)模較2月24時有所增長，那天風也比較大，出力也多�！绷硪晃粐译娋W(wǎng)部人士對記者解釋。
中國風電不能承受的“低電壓穿越”之重？“低電壓穿越” 被上升為“首要問題”
電監(jiān)會報告指出，三起事故的起因都是電網(wǎng)設備故障，但是風機多數(shù)不具備低電壓穿越能力是事故擴大的主因，也是當前風電發(fā)展過程中存在的“首要問題”�！�
事故與規(guī)�！氨纫睚R飛”，而從電監(jiān)會兩度嚴詞通告，到國家能源局5月9日下發(fā)《關(guān)于酒泉風電基地建設有關(guān)要求的通知》(國能新能【2011】145號)點剎酒泉風電建設，決策層“整風”決心躍然。但是同時發(fā)生在張家口的事故暴露出，盡管事故頻發(fā)有地方治理不善的因素，風機脫網(wǎng)已然成為全國性問題�！�
“比較巧的是兩起比較大的脫網(wǎng)都在酒泉地區(qū)，而且誘因都是電纜頭短路�！笔┠偷码姎庵袊悄茈娋W(wǎng)、新能源首席專家楊俊乾對本報記者表示，酒泉的電網(wǎng)負荷低，比較薄弱，事故容易被觸發(fā)，此時風機的低電壓穿越功能就面臨考驗�！�
低電壓穿越是指電網(wǎng)故障或擾動引起風電場并網(wǎng)點電壓跌落時，在一定電壓跌落的范圍內(nèi)，風電機組能夠不間斷地并網(wǎng)運行，直到電壓恢復如常，從而維持電網(wǎng)穩(wěn)定。低電壓穿越之所以重要，是因為負荷穩(wěn)定對電網(wǎng)至關(guān)重要，一個負荷的切除可能產(chǎn)生更大的擾動從而讓事故進入惡性循環(huán)�！�
電監(jiān)會出具的報告也應證了這一點，報告指出，三起事故的起因都是電網(wǎng)設備故障，但是風機多數(shù)不具備低電壓穿越能力是事故擴大的主因，也是當前風電發(fā)展過程中存在的“首要問題”�！�
楊俊乾指出，雖然酒泉地去事故多發(fā)，但是一旦有同樣的誘因（短路導致的低電壓），很難保證類似的事故不會在其他地區(qū)重演�！�
本報記者隨后致電了一些風電企業(yè)，這些企業(yè)均表示他們目前生產(chǎn)的機組具備低電壓穿越能力，之所以出事是因為“機組老舊”和“風電場改造未完成”等因素。但據(jù)本報記者測算，4月17日脫網(wǎng)風機的平均功率為1.43兆瓦，而根據(jù)中國可再生能源協(xié)會風能專業(yè)委員會的資料，我國風電機組的平均功率突破1.4兆瓦也就是2010年左右的事，因此不難看出這批風機恐怕并不能稱為“老舊”。
中國可再生能源協(xié)會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖對本報記者表示，其實單純實現(xiàn)“低電壓穿越”并不是什么技術(shù)難題，幾次事故脫網(wǎng)的大部分機組也都具備該功能，只是當時因處于調(diào)試期，這項功能并未啟動�！�
楊俊乾則認為，雖然某些機型的確通過了電科院的低電壓穿越測試，但并不代表每臺機組都能滿足同樣的要求。
“不是我們不達標，是標準不夠合理”
“比起電網(wǎng)，我們的話語權(quán)太小了，所以責任都往我們頭上推�！薄�
“不能否認有部分機型通過了低電壓穿越實驗，但是在機組上沒有體現(xiàn)。其實說白了，是錢的問題�！币晃唤赀M入中國市場的國外風電場運營商對本報記者表示�！�
瑞銀證券董事、電氣行業(yè)分析師戴駿對本報記者表示，采用直驅(qū)永磁技術(shù)的風電機組由于本身具備離網(wǎng)的自我保護功能，低電壓穿越改造技術(shù)簡單，成本較小。而一些采用其它技術(shù)路線的機組可能會面臨高昂的改造成本�！�“因為這不是加一個模塊就解決的，之中很復雜。比如你加進了電阻，就要考慮散熱，牽一發(fā)而動全身，是個系統(tǒng)工程，也是風機設計時要考慮的因素。”戴駿說�！�
來自中國風能協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會的數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)市場上近八成的風機都不是直驅(qū)永磁型，按戴駿的說法，這意味著近八成風機的改造難度較大�！�
據(jù)戴駿測算，如果按照每臺風機增加45萬元改造成本來計算，一臺1.5兆瓦的風機成本將上升10%。而一位國內(nèi)排名前三的風電運營商對本報記者表示，由于近年嚴重的棄風現(xiàn)象，已經(jīng)使得風電產(chǎn)業(yè)的利潤率由最高時的12%以上下降到10%以內(nèi)，關(guān)鍵設備成本10%的增加對他們無疑是不小的包袱�！�
然而，原因僅此而已嗎？隨著記者采訪的深入，事情的另一方面也呈現(xiàn)出來。
“花不花錢是一回事，該不該花是另一回事。不是我們達不到標準，是標準不夠合理。我們本來就對新國標很有意見�！薄�2·24事故”之后，一位風電業(yè)人士急切地對本報記者表示，“電監(jiān)會的事故報告也幾乎全部把板子打在設備商身上。撇開電網(wǎng)自身的短路故障不說，第一次電網(wǎng)低電壓時，是有一批機組沒有實現(xiàn)低電壓穿越，但是之后繼電保護為什么沒有及時啟動？為什么又高電壓了？高電壓也是我們的責任嗎？再有，我們國家的低電壓穿越標準借鑒了歐美的標準，可是這些國家的風電消納都接近網(wǎng)端，而我們是大風電基地，遠距離傳輸。改造都要花錢，那是要求每臺機組‘穿越’更具經(jīng)濟性，還是風電場和電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃無功補償更具經(jīng)濟性？比起電網(wǎng)，我們的話語權(quán)太小了，所以責任都往我們頭上推�！薄�
對此，電力系統(tǒng)專家、中科院院士周孝信對本報記者表示，電網(wǎng)比較強的時候系統(tǒng)對無功補償?shù)囊蟛⒉桓�，而電網(wǎng)弱時則相反�！皣獾娘L機電壓跳了不一定會升到那么高，但是電網(wǎng)比較弱引起電壓波動是必然的�！彼硎荆陲L機脫網(wǎng)之后，由于負載被切除，電網(wǎng)電壓會波動，如果想抗擾動，的確可以在電網(wǎng)側(cè)加一些無功補償?shù)脑O備，也可以在風電場做一些無功補償�！�
“‘由誰來補’很重要，因為其實要單純地實現(xiàn)‘低電壓穿越’不脫網(wǎng)很簡單，難的是實現(xiàn)‘低電壓穿越’標準中對‘風機不脫網(wǎng)的同時還要發(fā)送無功功率’的要求，這一塊要求高了對成本影響很大�！鼻睾r對本報記者表示。他還提出，其實幾起事故之后出現(xiàn)了高電壓的情況，可能和無功補償過量造成“容性無功倒送”有關(guān)，也就是說，沒有針對性地一味提高機組“低電壓穿越”要求可能反而會對電網(wǎng)造成更大的擾動。
是電網(wǎng)的問題還是機組的問題？從國外的經(jīng)驗可以窺見一斑，同時擁有電網(wǎng)和風電業(yè)務的法國電氣企業(yè)阿爾斯通集團的智能電網(wǎng)解決方案部副總裁LaurentSchmitt對本報記者表示，其實，目前歐洲對風機的低電壓穿越能力也并沒有強制性的要求，主要是因為“低電壓部分不好控制，不好測量。而在很多風電比例沒有達到20%的地區(qū)，風電并沒有對電網(wǎng)造成很強的擾動�！薄�
而前述國外風電場運營商對本報記者表示：“我認為這個標準沒什么好討價還價的，并網(wǎng)的門檻是重要的。打個比方，就像酒后駕車很危險，我可以在馬路上設置隔離帶來減輕這種危險。但不是說所有喝了酒的司機都能開車上路。” 冰山一角的背后
每一項并網(wǎng)標準的制定都是設備商、風電場業(yè)主和電網(wǎng)三方的博弈，而且各地都有各地的特殊性�！�
其實，各方推諉的背后恰恰是我國風電并網(wǎng)所遇的一些困境。
一方面是風電的投資沖動和電網(wǎng)的動力不足�！�
“雖然國家電網(wǎng)在很多問題上是很強勢，但是我認為在風電并網(wǎng)這個問題上他們有苦衷�！币晃荒戏诫娋W(wǎng)的人士對本報記者表示。她表示，雖然可再生能源電價附加將風電與火電收購電價的差額補貼給了國家電網(wǎng)，但是并沒有考慮兩者質(zhì)量的差異。“風電的發(fā)電小時數(shù)肯定小于火電，那么鋪設線路的利用率就低，其投資回報率也低，更不要說還要再加上強化電網(wǎng)的二次設備。電網(wǎng)也是企業(yè)，也要接受經(jīng)濟指標的考核，有什么動力去做這件事呢？”
而一位海外的風電專家告訴本報記者，國內(nèi)和國外風電接入很明顯的差別是電網(wǎng)對風電場的選擇權(quán)和風電接入項目的建設周期。他表示，在國外，電網(wǎng)如果認為風電場達不到標準，可以選擇不參與項目，但是在國內(nèi)，“風電場達不到標準，地方政府也壓著電網(wǎng)公司接入。”同時，國外一個風電場從規(guī)劃到接入至少三到五年的時間，而國內(nèi)常常一年就完成了�！�
“中國風資源豐富的地方都是電網(wǎng)設施薄弱的地方，如果不進行電網(wǎng)的強化，接入了也是流于形式，而實現(xiàn)不了經(jīng)濟性。必須要讓電網(wǎng)公司有自主權(quán)來決定接入還是不接入，而不是國家指令性地說要全額收購，因為硬性地強調(diào)電網(wǎng)公司是否執(zhí)行，電網(wǎng)公司不得不執(zhí)行，不得不接入，就難免流于形式。”他說。
多位受訪專家對記者表示，我國電網(wǎng)目前主干道式的結(jié)構(gòu)也決定了其對繼電保護的要求更高，因為“分布式的系統(tǒng)其風險是分散的，反之風險則是疊加的�！薄�
另一方面是全國統(tǒng)一規(guī)劃的缺乏�！�
一些風電人士對三起事故之后，電監(jiān)會發(fā)布的《關(guān)于切實加強風電場安全管理有效遏制大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)事故頻發(fā)的通知》中要求做好的六方面工作表示不滿，稱風電入網(wǎng)過程中的抗擾動是一個系統(tǒng)工程，但是《通知》中僅強調(diào)機組的低電壓穿越和電場的無功補償功能，卻沒有涉及電網(wǎng)改造的部分。而來自英國的風電專家余健博士表示，這種說法確有其合理性。要求每臺機組具備何種程度的低電壓穿越功能，以及在接入端或電網(wǎng)裝無功補償?shù)哪K的確是一個值得通盤考量的問題�！耙苍S在接入點做補償模塊并不一定比在其他地方由電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃要好，但是現(xiàn)在全國缺乏一個統(tǒng)一的規(guī)劃。要電網(wǎng)集中消納這個提法并不現(xiàn)實�！彼员M管國情不同，中國只能參考國際通用標準，也就是“誰污染誰治理”。據(jù)悉，余健所在的公司自2007年就和國網(wǎng)開始了入網(wǎng)標準方面的合作。
而LaurentSchmitt對本報記者表示，在哪個環(huán)節(jié)補償最合適是一個值得全球風電產(chǎn)業(yè)思考的問題�！懊恳豁棽⒕W(wǎng)標準的制定都是設備商、風電場業(yè)主和電網(wǎng)三方的博弈，而且各地都有各地的特殊性。連同時開展風電和電網(wǎng)業(yè)務的阿爾斯通也常常為此‘部門打架’。但要真正解決這個問題，全局的視角十分重要�！薄�
除此之外，還有經(jīng)驗問題�！�
周孝信對記者表示，我國以前在類似問題上的經(jīng)驗并不多，因此，風機脫網(wǎng)事故還需要電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)和設備商共同探索解決方案�！�
據(jù)悉，目前國家電網(wǎng)正在對沒有出事故的電纜頭全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題全部更換。而電科院正在組織對風電機組的低電壓穿越能力進行抽查，也得到了相關(guān)各方的大力配合。
一位發(fā)電企業(yè)的人士對記者表示：“我們目前有三個項目正在投運，已經(jīng)把部分風機拆下來送到電科院排隊等待接受檢查了�！彼f，“不管抗擾動的問題最終在哪個環(huán)節(jié)解決，既然招標文件中寫入‘低電壓穿越’了，那它就是一條底線。” - ■ 與【中國風電不能承受的低電壓穿越之重探析】相關(guān)研究報告
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