詳解二連浩特風(fēng)電+光伏+光熱+儲能示范基地

　　8月4日，內(nèi)蒙古二連浩特微電網(wǎng)可再生能源示范項(xiàng)目評優(yōu)公告發(fā)布，正式啟動招標(biāo)。9月5日，招商資料已經(jīng)遞交完成，目前正在審核中。

　　與領(lǐng)跑者類似，該示范項(xiàng)目的招商公告中對于投資商的資格要求做了明確規(guī)定，值得注意的是，其中一條為“投資商承諾在地方政府的引導(dǎo)和協(xié)助下，探索建立獨(dú)立售電公司，配合地方政府開展獨(dú)立售電建設(shè)運(yùn)行機(jī)制研究與實(shí)踐工作”，而這正式該示范項(xiàng)目最大的亮點(diǎn)之一。

　　該項(xiàng)目共包含了1.82GW風(fēng)電、565MW光伏、160MW光熱、150MW儲能共計(jì)2.535GW的可再生能源發(fā)電項(xiàng)目。8月29日，國家發(fā)改委發(fā)文確定統(tǒng)一的太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為1.15元/千瓦時(shí)。由此，作為探索可再生能源創(chuàng)新利用方式及發(fā)展模式的示范基地，同時(shí)又囊括了目前被認(rèn)為具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膬δ芘c光熱，該項(xiàng)目的示范作用不言而喻。

　　負(fù)責(zé)該項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)的中國電建北京院總工程師王曉穎在“中國（內(nèi)蒙古）光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上介紹了關(guān)于二連浩特示范項(xiàng)目的相關(guān)內(nèi)容。

　　關(guān)于背景

　　眾所周知，內(nèi)蒙的風(fēng)光資源非常豐富，而受建設(shè)條件制約，大型的光伏電站和風(fēng)電場都建在比較偏遠(yuǎn)的荒漠、山區(qū)，所發(fā)的電力需要通過長距離的輸送，送到負(fù)荷相對集中的地區(qū)。

　　通過幾年的風(fēng)電和光伏的開發(fā)，發(fā)現(xiàn)由于光伏和風(fēng)電的不穩(wěn)定性，所發(fā)電力并入電網(wǎng)會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，影響其安全性。

　　經(jīng)過上述階段的發(fā)展以后，就開始探索是否能在一個(gè)相對有一些負(fù)荷的一個(gè)小的區(qū)域，根據(jù)一定的配比，把光伏、風(fēng)電，還有儲能設(shè)備，組成一個(gè)小型的微型的電網(wǎng)，跟電網(wǎng)還要有友好的接入。

　　2011年國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)蒙古自治區(qū)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的通知》一文，文件中研究了建立二連浩特國家重點(diǎn)開發(fā)試驗(yàn)區(qū)。二連浩特是一個(gè)邊貿(mào)城市，在近幾年發(fā)展成以煤電冶金、煤電建材為兩大支柱產(chǎn)業(yè)，本身具有一定的負(fù)荷需求，而周圍又有很好的建立大型風(fēng)電場和光伏電場的建設(shè)條件，土地資源也較為豐富。

　　2013年2月，國家能源局下發(fā)《關(guān)于同意在二連浩特建立一個(gè)示范的微電網(wǎng)可行研究的函》。在這兩個(gè)文件和國家政策的支持下，北京院接受了項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)任務(wù)，規(guī)劃報(bào)告現(xiàn)在已經(jīng)完成，在2015年3月完成了審定。2015年的9月15日，國家能源局批準(zhǔn)了該規(guī)劃，支持在本示范區(qū)開始微電網(wǎng)的建設(shè)。

　　規(guī)劃設(shè)想

　?。ㄒ唬┮?guī)劃區(qū)域

　　本次規(guī)劃區(qū)域擬涵蓋錫林郭勒盟的“一市五旗”即二連浩特市、蘇尼特右旗、蘇尼特左旗、鑲黃旗、正鑲白旗及阿巴嘎旗。目前，規(guī)劃區(qū)域內(nèi)缺少穩(wěn)定的電源裝機(jī)，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對薄弱，難以滿足當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L的負(fù)荷需求。該地區(qū)風(fēng)能及太陽能資源較豐富，同時(shí)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)擁有廣袤、開闊、平坦的可利用土地資源，具備開發(fā)建設(shè)集群式微網(wǎng)電源的條件，適合大規(guī)模開發(fā)利用。

　?。ǘ┘菏诫娫唇ㄔO(shè)方式

　　本次微網(wǎng)規(guī)劃采取集群式可再生能源電源建設(shè)方式。集群式電源根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷特性和資源特性確定風(fēng)電及光伏的最佳配比，同時(shí)輔以具有調(diào)控功能的光熱發(fā)電及儲能設(shè)施，使其具備相對穩(wěn)定、平滑及可控的出力效果，降低電網(wǎng)調(diào)峰困難，保障規(guī)劃區(qū)內(nèi)的電力需求，同時(shí)最大限度提升微網(wǎng)的負(fù)荷率，提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率。

　?。ㄈ╇娫凑w規(guī)劃、分步實(shí)施方案

　　本次規(guī)劃共計(jì)7個(gè)集群式電源項(xiàng)目，裝機(jī)總規(guī)模253.5萬kW，其中，風(fēng)電規(guī)模182萬kW，光伏56.5萬kW，光熱15萬kW，配套儲能設(shè)施16萬kW。

　　考慮本地負(fù)荷增長速度，規(guī)劃分步實(shí)施。一是集群式電源滾動式發(fā)展。整個(gè)規(guī)劃要考慮實(shí)現(xiàn)規(guī)模目標(biāo)的建設(shè)條件，預(yù)留足夠的可開發(fā)土地面積。集群式電源建設(shè)根據(jù)當(dāng)年負(fù)荷增長及負(fù)荷特性要求，相應(yīng)的制定可再生能源品種和規(guī)模的年度開發(fā)建設(shè)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)以負(fù)荷定規(guī)模的發(fā)展機(jī)制；

　　二是集群電源特性不斷完善和提高。建設(shè)初期集群式發(fā)電單元以風(fēng)電、光伏為主輔以適當(dāng)?shù)墓鉄岷蛢δ茉O(shè)施，按分布式原則建設(shè)電源；建設(shè)后期進(jìn)一步加大光熱和儲能的比例，提高集群電源發(fā)電的穩(wěn)定性和可控性，構(gòu)造適合于微網(wǎng)運(yùn)行的電源系統(tǒng)。

　?。ㄋ模╇A段性微網(wǎng)建設(shè)理念

　　規(guī)劃的微網(wǎng)建設(shè)分為三個(gè)階段。

　　第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期。本階段集群式電源以分布式的形式進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，并為后期微網(wǎng)化建設(shè)的技術(shù)及設(shè)備預(yù)留空間和通道。通過電源規(guī)模的逐漸擴(kuò)大帶動當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的持續(xù)增長，當(dāng)?shù)刎?fù)荷的持續(xù)增長又可以推動電源規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展。到2018年形成相對穩(wěn)定的負(fù)荷規(guī)模和與之相匹配的電源規(guī)模，為微網(wǎng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

　　第二階段為集群微網(wǎng)構(gòu)建期。到2019年，根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強(qiáng)和改造，配置微網(wǎng)運(yùn)行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運(yùn)行模式。

　　第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期。到2020年，隨著各集群微網(wǎng)化改造的完成，為了進(jìn)一步提高各個(gè)集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時(shí)通過聯(lián)絡(luò)線建設(shè)實(shí)現(xiàn)各個(gè)集群微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行模式。

　?。ㄎ澹┪⒕W(wǎng)運(yùn)行模式

　　根據(jù)可再生能源的特點(diǎn)，為了保障微網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，微網(wǎng)不能完全脫離主網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行。在電力不平衡或出現(xiàn)安穩(wěn)故障時(shí)，可與主網(wǎng)實(shí)現(xiàn)快速、平滑切換，滿足用戶對電力供應(yīng)和電能質(zhì)量的要求，同時(shí)也最大程度的滿足主網(wǎng)對微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的要求。

　　為了體現(xiàn)可再生能源微網(wǎng)特征，保證可再生能源基本實(shí)現(xiàn)就近上網(wǎng)、就地消納。在本次規(guī)劃中，微網(wǎng)培養(yǎng)期除阿巴嘎旗地區(qū)外，與主網(wǎng)電量交換均不超過25%。在各個(gè)集群微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)行后，與主網(wǎng)交換電量可進(jìn)一步減少，與主網(wǎng)電量交換均可控制在10%，為了提高微網(wǎng)與主網(wǎng)的友好性，正常運(yùn)行模式下，微網(wǎng)在主網(wǎng)用電高峰段向主網(wǎng)送電，在主網(wǎng)用電低谷段從主網(wǎng)取電。

　　資源分析

集群式電源場址與氣象站、測風(fēng)塔以及測光儀位置關(guān)系

　?。ㄒ唬╋L(fēng)光資源

　　本次規(guī)劃的資源數(shù)據(jù)，主要參考錫林郭勒盟境內(nèi)的氣象站及測風(fēng)塔、測光儀數(shù)據(jù)，氣象站數(shù)據(jù)主要分析多年平均風(fēng)速、風(fēng)向、日照時(shí)數(shù)。測風(fēng)塔數(shù)據(jù)主要分析平均風(fēng)速、平均風(fēng)功率密度、風(fēng)向。測光儀數(shù)據(jù)主要分析太陽能總輻射量、直輻射量、散輻射量、日照時(shí)數(shù)。

　　通過對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的分析，可知規(guī)劃區(qū)域風(fēng)速變化在7.2~8.3m/s之間，風(fēng)功率密度在384W/m²~528W/m²之間，風(fēng)能資源等級在3~4級之間。

　　太陽能水平面總輻射量在1600~1698kWh/m²之間，日照時(shí)數(shù)在2907~3341h之間，太陽能輻射等級為“很豐富”。

　?。ǘ┧Y源

　　二連浩特市污水處理廠位于城區(qū)東北約1km處，與本規(guī)劃可再生能源電源場址距離約20km，該污水處理廠規(guī)劃設(shè)計(jì)處理能力為3萬?/日，已建設(shè)完成日處理污水1.5萬立方米。本次規(guī)劃在二連浩特市建設(shè)50MW光熱項(xiàng)目，光熱項(xiàng)目日用水量為0.076萬m³，該污水處理廠可滿足光熱項(xiàng)目建設(shè)要求。

　　蘇尼特右旗政府與內(nèi)蒙古牧都羊絨制品有限公司規(guī)劃在旗朱日和工業(yè)園區(qū)內(nèi)建設(shè)一座日處理污水0.5萬m³的污水處理廠，預(yù)計(jì)2015年底投入使用。該污水處理廠與本項(xiàng)目場址距離僅為10km，且100MW光熱項(xiàng)目日用水量為0.155萬m³，污水處理水量可滿足項(xiàng)目建設(shè)要求。

　　場址選擇

　　電源建設(shè)模型分析：

　　由風(fēng)資源變化特性曲線可知，與光伏發(fā)電相比，風(fēng)電出力相對持續(xù)性較長，具有一定的連續(xù)性。但風(fēng)電的波動性較大，大規(guī)模的風(fēng)電基地在較高同時(shí)率的情況下，會對電網(wǎng)調(diào)峰造成很大困難。

　　根據(jù)太陽能資源變化特性曲線可知，光伏發(fā)電出力特點(diǎn)是相對平滑，且主要出現(xiàn)在電網(wǎng)用電高峰時(shí)段，但光伏間斷性明顯，且在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力，持續(xù)供電能力較差。單一的大型光伏基地會造成輸送線路利用率不高，電力輸送經(jīng)濟(jì)性差。

　　熱發(fā)電通過增加蓄熱系統(tǒng)，使其出力特性相對持續(xù)和可控，并解決光伏發(fā)電在電網(wǎng)晚高峰未結(jié)束前停止出力的問題，但截止目前光熱項(xiàng)目尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，前期投資相對較大，且沒有明確電價(jià)政策。

　　鑒于單一的風(fēng)電及光伏等可再生能源項(xiàng)目出力特性存在弊端，研究利用風(fēng)能及太陽能資源的互補(bǔ)特性，以受端電網(wǎng)用電負(fù)荷運(yùn)行特性曲線為核心依據(jù)，將風(fēng)電、光伏及光熱等可再生能源電源品種以集群的模式進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，輔以必要的儲能設(shè)施，通過優(yōu)化組合實(shí)現(xiàn)其聯(lián)合出力相對穩(wěn)定、平滑及可控，且在經(jīng)濟(jì)性良好的基礎(chǔ)上，形成與用電負(fù)荷具有較好互適性的電源系統(tǒng)。

　　負(fù)荷預(yù)測研究分析

　　微網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想

　　本次規(guī)劃按照集群式開發(fā)、分步式建設(shè)、開放式設(shè)計(jì)、電源負(fù)荷一體化運(yùn)行、易于電網(wǎng)布局、保障電力消納的整體規(guī)劃思路進(jìn)行規(guī)劃。

　　本次規(guī)劃根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)集群式微網(wǎng)電源的布局情況、電網(wǎng)現(xiàn)狀、主要負(fù)荷的分布及預(yù)測情況，將可再生能源集群式微電網(wǎng)構(gòu)建規(guī)劃分為三個(gè)階段:第一階段為微網(wǎng)基礎(chǔ)培養(yǎng)期；第二階段為集群式微網(wǎng)構(gòu)建期；第三階段為各集群微網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期。

　?。ㄒ唬┓桨妇C述

　　到2020年，集群式微網(wǎng)電源裝機(jī)達(dá)到253.5萬kW，儲能設(shè)施16萬kW，當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷與集群式微網(wǎng)電源將達(dá)到一定規(guī)模。根據(jù)各集群式電源所在區(qū)域供、用電負(fù)荷情況，優(yōu)先將負(fù)荷比較穩(wěn)定、電源建設(shè)比較完備的區(qū)域分布式電源按微網(wǎng)要求加強(qiáng)和改造，配置微網(wǎng)運(yùn)行所需設(shè)備，建立和完善微網(wǎng)運(yùn)行模式。

　　本集群式微網(wǎng)為并網(wǎng)型微電網(wǎng)，既可與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可以是一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的孤島，可在外部電網(wǎng)故障或需要時(shí)與外網(wǎng)斷開單獨(dú)運(yùn)行，通過綜合控制網(wǎng)內(nèi)的分布式電源與儲能系統(tǒng)，維持所有或部分重要用電負(fù)荷的供電。微電網(wǎng)一般以一點(diǎn)（PCC：公共連接點(diǎn)）與上級電網(wǎng)連接，分界點(diǎn)可設(shè)置在微電網(wǎng)出口的連接線斷路器處。

 

　　區(qū)域集群式微網(wǎng)采用多級微電網(wǎng)輻射式架構(gòu)。區(qū)域集群式微網(wǎng)總體架構(gòu)如圖所示：接入系統(tǒng)的變電站（220kV），接入新能源電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成主微電網(wǎng)；負(fù)荷中心的變電站（110kV）就地接入新能源電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成一級子微電網(wǎng)；開發(fā)區(qū)等負(fù)荷區(qū)（35kV或10kV）接入分布式電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成二級子微網(wǎng)；終端用戶接入分布式電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成三級子微網(wǎng)。

　　各級微網(wǎng)通過對可控電源、儲能和可控負(fù)荷的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)功率的就地平衡，從而通過整個(gè)區(qū)域集群式微網(wǎng)的分層分級功率平衡，實(shí)現(xiàn)新能源的就地利用，降低對公共電網(wǎng)的沖擊。

　?。ǘ└骷何⒕W(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期建設(shè)方案

　　隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，為了提高各個(gè)集群可再生能源的利用率和系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)各集群電源及負(fù)荷區(qū)域之間的互濟(jì)性，可適時(shí)通過聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)各個(gè)集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，探索超大型可再生能源微網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行模式。

　　通過對每個(gè)分布式微網(wǎng)電源的出力特性和用電負(fù)荷特性進(jìn)行對比分析，可將地理位置較近、電源出力和用電負(fù)荷特性具有互補(bǔ)性的分布式微網(wǎng)電源進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，使得微網(wǎng)內(nèi)部電源和負(fù)荷在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)行，并通過與主網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制平滑接入主網(wǎng)或獨(dú)立自治運(yùn)行，進(jìn)一步滿足用戶對電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求。

　　隨著用電負(fù)荷與集群式微網(wǎng)電源達(dá)到一定規(guī)模，以及各個(gè)集群式微網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，通過聯(lián)絡(luò)線使各個(gè)集群微網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。

　?。ㄈ└骷何⒕W(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行期建設(shè)方案

　　整個(gè)區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)通過220kV的PCC點(diǎn)相聯(lián)接，通過對整個(gè)區(qū)域微網(wǎng)的控制，實(shí)現(xiàn)與公共電網(wǎng)的交換功率可調(diào)控。

　　由于區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部采用“全局優(yōu)化、區(qū)域自治”和功率分層分級的就地平衡方式。在規(guī)劃建設(shè)中，盡量的實(shí)現(xiàn)了電源與負(fù)荷的就地平衡，從而使得各集群間的交換功率很小。并且在區(qū)域微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)潮流的優(yōu)化控制，避免電磁合環(huán)造成的穩(wěn)定問題。

　　區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)之間的交換功率可控，區(qū)域微網(wǎng)與公共電網(wǎng)從本質(zhì)上是網(wǎng)與網(wǎng)的關(guān)系，之間通過線路聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)功率的相互支援，具有弱耦合的特征，將之間的相互影響降到最低。

　　區(qū)域微網(wǎng)內(nèi)部各級子微網(wǎng)之間通過能夠快速隔離的PCC快速開關(guān)相聯(lián)接，當(dāng)其中一個(gè)子微網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，PCC快速開關(guān)快速動作，實(shí)現(xiàn)故障子微網(wǎng)的快速隔離，保障其他微網(wǎng)的正常運(yùn)行。故障子微網(wǎng)內(nèi)部通過配置的微電網(wǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離，保障子微網(wǎng)內(nèi)部其他負(fù)荷的可靠供電。當(dāng)故障切除后，子微網(wǎng)可以重新與上一級微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。