广东海上风电发展及出力特性分析

广东海上风电发展及出力特性分析

王一钧卢赓

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663）

摘要：海上风电是“十三五”及中长期广东最具规模化发展潜力的可再生能源，对于推动全省能源结构转型升级具有重要意义。充分分析海上风电的出力特性是开展后续研究先决条件。本文从风速、出力概率、出力特性等方面深入分析广东中部沿海某海上风电的出力情况，提出在对于电源替代及网架校核不同目的时，海上风电场出力率的选择方案并提出相关建议。

关键词：风速；出力概率；出力特性

ResearchontheDevelopmentandPowerOutputCharacteristicsofOffshoreWindinGuangdong

WANGYijun1，LUGeng2

（ChinaEnergyEngineeringGroupGuangdongElectricPowerDesignInstituteCo.，Ltd.，Guangzhou510663，China）

Abstract：Offshorewindpoweristherenewableenergywiththegreatestpotentialforscaledevelopment，whichhasthegreatsignificancetopromotethetransformationandupgradingofGuangdongenergystructureduring“13thFive-Year”andthelong-term.Athoroughanalysisoftheoutputcharacteristicsofoffshorewindpowerisaprerequisiteforthefollow-upstudies.Thispaperanalyzesthewindspeedcharacteristics，outputprobability，outputcharacteristicsofacertainoffshorewindpowerinGuangdongcentralcoast.Proposetheselectionschemeoftheoffshorewindoutputrateinpowerreplacementstudyandgridcheckstudy，aswellastherelevantsuggestions.

Keywords：windspeed；outputprobability；outputcharacteristics

引言

随着能源供给侧改革的不断深入，清洁能源的开发利用已成为我国能源产业的发展方向，成为推动社会可持续绿色发展的战略举措。广东省海上风电资源丰富，发电利用小时数相对较高，技术相对高端，是清洁能源发展的前沿领域，具备规模化发展的潜力。

广东省拥有4114公里海岸线和41.93万平方公里辽阔海域，沿海风力资源丰富。《广东省海上风电发展规划（2017-2030修编）》提出，“十三五”期间广东省规划开工建设海上风电1200万千瓦，投产海上风电200万千瓦，到2030年底，建成投产海上风电装机容量约3000万千瓦。

目前，广东省尚无完全投产的海上风电项目，缺乏实际运行数据，基于实测风速对于广东海上风电出力的预测及特性分析研究较少。本研究基于广东省中部沿海某规划海上风电测风数据，对其出力进行预测并分析其特性，为海上风电场确定送电方向、拟定输电方案提供技术支撑。

1、海上风电发展情况

2017年，全球海上风电装机容量达1881.4万千瓦，占风电总装机的比重由2011年的1.73%上升至2017年的3.49%。14个国家已建海上风电场，欧洲占据10席，尤以英国、德国、丹麦、荷兰、比利时五国为主，亚洲国家以中国、日本、韩国三国为主，美国在2016年实现海上风电零的突破。截止2017年底，欧洲共有4149个并网海上风电机组，分布于11个国家的92个海上风电场，装机容量占全球装机的87%。

2017年，中国海上风电取得突破进展，新增装机共319台，新增装机容量达到116万千瓦，同比增长97%，累计装机达到279万千瓦。

进入“十三五”以来，广东海上风电发展迅速，目前广东省首个海上风电示范项目珠海桂山海上风电项目12万千瓦已有3台风机并网发电。广东省规划海上风电场址23个，总装机容量6685万千瓦，包括：近海浅水区（35米水深以内）海上风电场址15个，装机容量985万千瓦；近海深水区（35-50米水深）规划海上风电场址8个，装机容量5700万千瓦。

2、风速特性分析

广东沿海处于亚热带和南亚热带海洋性季风气候区，冬、夏季季候风特征十分明显。沿海海面100米高度层年平均风速达7米/秒以上，并呈现出自东向西递减、自近岸向海中递增的趋势。

通过对广东中部沿海某海上风电场2016年6月~2017年6月全年测风数据的分析，可知：该地区冬季风速较大，平均风速为8m/s左右，最大风速超过15m/s；夏季平均风速为6m/s左右，8月受台风影响出现全年最大风速约22m/s。全年风速集中出现在4~9m/s，风速超过12m/s的概率较低。

3、海上风电出力特性分析

3.1海上风速与风电出力数据转换

目前，广东开展前期工作的海上风电场主要采用单机5.5MW的机组，当风速超过3m/s后，风机开始出力，当风速为10.5m/s~25m/s时机组达满出力，此后风机出力逐步下降，风速超过30m/s后风机切出运行。

3.2出力特性分析

1）海上风电场出力概率分布

从风电场全年出力概率分布来看，风电大发的概率偏小，50%以上的概率风电场出力在20%以下，全年满出力的保证率仅为4%，出力不低于90%的保证率为6%，出力不低于10%的保证率为67%。

图1海上风电场全年出力概率分布图

2）海上风电场年出力特性

月平均出力：按风电场年出力数据，计算各月平均出力。月最大出力：将各月出力数据按从小到大排序，去除前5%的最大出力，取保证率95%时对应的出力作为月最大出力。月最小出力：将各月出力数据按从大到小排序，去除前5%的最小出力，取保证率95%时对应的出力作为月最小出力。

风电场冬季月最大出力约为在100%左右，8月最大出力为97%，夏季其他月份最大出力明显低于冬季，在50%~65%左右。冬季月最小出力约2%~4%，夏季月最小出力基本为0%。平均出力年内分布不均，整体呈冬大夏小的特点。

图3海上风电场夏季、冬季日出力特性曲线

4）负荷高峰时段保证容量

将负荷高峰时段风电场出力按从大到小排列，去除前5%最小出力，取保证率95%时所对应的出力。反映风电场在负荷高峰时段所能提供的具有保障性的出力，建议用以校验风电对系统电力平衡的影响。

高峰负荷时段夏季和冬季风电场出力均在5%以下，其中8月和12月高峰时段保证容量分别为2%和4%左右。可见，海上风电场能够提供的保障性容量很小，其电源替代效应不明显。

图4负荷高峰时段风电场出力保证率分布

4、结论及建议

海上风电电源替代效应不明显，广东中部某海上风电8月及12月可替代电源装机容量分别为2%和4%。为保障风电的全额送出，需结合负荷特性，按风电最大出力率对近区局部网架进行校核，区域电网需考虑规模风电的同时效应。

受测风数据不足的影响，现阶段研究成果代表性不足。为适应广东海上风电的大规模发展，建议尽快于各海上风电规划场址建立测风塔，开展海上风速的长期性监测。

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作者简介：

王一钧（1986-），女，江苏东台人，工程师，工学硕士，主要从事能源咨询、电力系统规划工作。