電力平衡能實現,相對而言電量平衡就不難解決。電量平衡的主要制約條件在于當冬季風電連續停發時,水庫的儲能可否提供足夠的水電發電量。按2013 年數據測算,全年需電量24.8 億千瓦時,平均每天為0.068 億千瓦時。假設按連續3 天風電全部停發(這是十分罕見的情況)計算,所需電量約為0.204 億千瓦時,這僅占水電站儲能電量4.246 億千瓦時(見附表6 數據)的4.80%。到2020 年,全年需電量73 億千瓦時,平均每天為0.2 億千瓦時。同樣按連續3 天風電全部停發計算,所需電量約為0.6 億千瓦時,占當時已建成水電站估計儲能電量8.48 億千瓦時(參考附表2 數據,采用2013 年的2 倍)的7.10%。就是說,冬季只要拿出很小一部分水庫水量參與調節,就能夠彌補風資源缺乏時當地的電量缺口,這應該是不難實現的。
四、需要解決的問題
(一)水庫與電網的統一調度A 地的水電站中,有幾座的主要功能是調水,它們的夏季水量調度必須以調水功能為主,“以水定電”。由于夏季適逢負荷高峰,因此矛盾可能不大。當夏季風電多發需少發水電時,在保證總調水量的前提下,適當調整流量變化過程,應該是可能的。如果因調水水電必須多發、本地區不能全部消納時,還可以通過電網外送,這需要與電網調度溝通協商一致。冬季水電站要承擔本地電力負荷調節的主要功能,更需要與當地電網調度保持密切溝通,隨時根據負荷變化調整發電出力,監測流量與水庫蓄水量的變化。因此,建立電網調度與水庫調度的協調機制是必須重點解決的首要問題。
(二)電網建設
A 地已經以220 千伏接入新疆主網。在2015 年前,地區陸續建成投運的水電(估計約50 萬千瓦)以及風電(約55 萬千瓦)基本上可以在補強220 千伏電網框架的方案下得到解決。在2015 年后,隨著地區負荷增長以及水電、風電等電源的更大規模建設,存在以750 千伏接入新疆主網的必要性,所以該項工作應該及早提上日程。
(三)電源建設決策選擇
本文中沒有提及地區煤電情況,意在強調當地主要依靠水電與風電,在電網支持下就能夠基本解決負荷均衡供電問題,沒有排斥煤電的任何含義。事實上, 因地制宜、多能并舉也是應該的。目前該地區已建成運行火電2.4 萬千瓦,在冬季供電中起了重要作用。規劃建設中的還有一些大型火電廠,裝機約70 萬千瓦。增加火電裝機與增加風電裝機的技術經濟性到底如何,應該進行更充分的論證。
(四)風電比例加大時的電網穩定問題
根據上述構想,在冬季該地區運行風電占負荷容量的比例有時將可能超過50%,這種情況下是否能夠保證電網穩定安全運行,是必須認真考慮的問題。但應該看到的有利因素是:第一,地區電網并非孤立運行,而是與新疆主網聯網運行,相對新疆主網裝機容量,地區風電仍是很小的比例。第二,根據國外資料,在西班牙、德國等地,已經出現過在某一時段,風電出力達到地區電網出力65%的情況下依然保持穩定運行的實例。第三,1998 年,曾經在孤立運行的當地風電-水電供電系統中進行過實地試驗,在風電占到電網容量34.4 %(1 臺2000 千瓦水電機組與7 臺150 千瓦機組并聯運行)的情況下,供電系統靜態與動態都是穩定的。可以預計,在與大電網連接后,條件更好,冬季當地電網能夠依靠風電水電互補,實現電力電量平衡與穩定安全供電。
風電-水電互補是新事物,其對電網穩定的影響是新問題,需要慎重對待。首先可以進行計算機模擬,得出系統是否穩定的理論成果;更重要的是在工程建設運行實踐中加強觀測,以實踐結果檢驗理論,得出可靠結論。
(五)其他安全問題
水電站冬季承擔負荷調峰后,下瀉流量會有較大范圍變化,河道流量忽大忽小,與自然季節變化有差異,需要考慮是否存在安全隱患等。
五、結論