电网安全：电力调度与功率预测技术保障风电入网
风，来无影，去无踪。电力调度与准确的功率预测是风电大规模接入电网的首要条件。
2009年10月，甘肃电力调度通信中心承担的大型集群风电有功智能控制系统立项，这是为河西风电量身打造的系统。
河西电网电源多、负荷低，主潮流自西向东输送，限制断面多，同时由于水电、风电具有季节性，不同季节水、火、风电间存在冲突，电网潮流变化较复杂……这些特点使得系统控制策略的设计较为复杂，既要考虑尽可能多发、多送风电，又要确保电网安全，这是研发中的主要难点。结合河西电网的特点，甘肃电力调度通信中心确立了研发三项原则：在电网通道容许的情况下，风电自由发电;在通道受限的情况下，风电受约束发电;在风电场之间，按照装机容量等比例公平发电。
2012年5月6日，我们来到了瓜州甘肃中电酒泉风力发电场，电场的电脑主屏幕控制系统显示，当前风场出力为7600千瓦，还不到计划额度的10%，正是风场的“悠闲”时刻。忽然间，一阵大风吹过，风电场瞬时出力从7000千瓦上升到了4万多千瓦。值长张建勇赶紧点了一下屏幕上的“申请出力”按钮。不到5分钟，系统便返回了新的配额，给风场多加了5000千瓦发电量。随即，风场里4台风机欢快地转了起来。
“谁家有风谁家就发，我们都看得到其他风场的出力情况，不会有谁占着通道不发电的情况。这个系统为我们打造了一个公开透明的平台。”张建勇说。
大型集群风电有功智能控制系统由一个调度中心站、一个控制主站、9个风电场控制子站等网络组成。系统根据河西电网通道裕度，计算出风电最大出力，按照装机容量等比例分配给各风电场，这就是风电场的出力上限。在风力不足的情况下，风电场在这个出力上限范围内正常发电;如果风电场预测到大风来临，机组发电将超过出力上限，就可通过系统申请加出力，每5分钟申请一次，系统会进行自动计算，把那些出力不足的风电场的空闲容量调整给需要加出力的风电场。这套系统的投运，充分发挥了河西330千伏和750千伏输电通道的出力，可根据电网送出通道的输电可用容量实时调整所有风电场的发电功率，实现优化配置，保证大风期间线路送出功率不超稳定上限运行，又最大限度地利用输送通道送电。
与大型风电有功智能控制系统相比，风电功率短期预测系统则是一个更为庞杂的工程。
位于兰州的甘肃电力调度通信中心距离酒泉风电基地近1000千米之遥，但这里能监测到每一个风电场和每一台风电机组的实时数据。甘肃公司风电技术中心主任汪宁渤介绍说：“现在一半以上的风电场已经应用了风能实时监测、短期和超短期预测系统以及无功补偿系统。风能预测系统可以对未来两个小时和几天内的风速进行实时动态预测，每15分钟向甘肃电力调度通信中心发送一个数据包，调度中心根据不断修正的预测数据下达上网指令，有效调配水、火电备用发电容量，减少备用容量，又可以提高风电利用小时数，减小风能波动对电网造成的冲击，保障电力系统及风电场的安全、稳定、经济运行。”
发展趋势：走远距离、大规模特高压输电道路
发展风电，必须建设与之配套的调峰电源，火电仍然是目前最为可靠的调峰电源。如果要实现河西2000万千瓦风电全部外送，那么就必须在“风电走廊”再建2000万千瓦规模的水电或火电，但河西走廊极度缺水，不可能建大型水电站。同样，因为火电需要水冷，缺水建大型火电也不现实。
对此，甘肃省在加快河西走廊风电基地建设的同时，正充分利用煤炭、水力和太阳能等资源，争取实现风电和火电、水电、光电的互补。“到‘十二五’末，甘肃电网全网风、火、水、太阳能发电装机容量将超5700万千瓦。”甘肃公司发展策划部主任王海涛说。
“大水电、大火电、大风电、大机组”的发展格局，决定了甘肃能源和电力发展必须走远距离、大规模特高压输电，并参与全国范围内资源优化配置的道路，这是解决未来甘肃电力电量大量富余的现实途径，也是甘肃建设电力输出大省、实现能源优势向经济优势转化的迫切需要。
2011年4月，甘肃、湖南两省政府签署送电框架协议，预示着来自酒泉千万千瓦风电基地的风电和“打捆”火电将通过全长2400千米、输电能力达750万千瓦的±800千伏酒泉—湖南直流输电线路送至湖南。
2012年5月，连接新疆与西北电网的第二条通道750千伏哈密南—沙州—鱼卡—柴达木输变电工程开建，线路总长2180千米，建成后可确保酒泉风电基地二期第一批300万千瓦在西北网内调峰运行，满足西北地区不断增长的用电负荷需求和酒泉新能源基地电能送出需要。
“十二五”期间，甘肃电网将彻底完成330千伏/110千伏为主网架向750千伏/330千伏为主网架的转型升级。其中，河西电网将形成以750千伏敦煌(安西)、酒泉、河西(金昌)、武胜变为核心的骨干输电网架。王海涛说：“到2015年年底，甘肃电网将实现由‘电力自我平衡、西北网架枢纽’向‘电力盈余外送、坚强送端电网’的转型，真正成为坚强智能电网。”
“‘第二通道’真是让我们放了不少心，希望今年能拿到±800千伏直流特高压的‘路条’，我们河西的风和热可就真正有了用武之地。”这是地方政府和发电、供电企业的共同期盼，让这张捕风的大网成为助飞甘肃经济发展的强力之翼。
作者：江莹 马国栋
