1、主題7：風電并網與輸電酒泉風電基地事故頻發的原因分析汪寧渤，王建東，馬彥宏，陟晶，丁坤甘肅省電力公司風電技術中心甘肅省風電并網技術中心摘要 酒泉風電基地近期連續發生多起風電機組大規模脫網事故，對電力系統安全穩定運行造成了較大的影響，酒泉風電基地大規模脫網事故頻發，引起了國內外廣泛關注和熱議。本文以酒泉風電基地近期發生的大規模脫網事故為例，從技術、管理、政策、體制和機制等不同角度出發，研究探索酒泉事故頻發的直接、間接和系統原因，同時提出應對措施。關鍵詞 風電，事故，頻發，分析，應對措施 1Study on the Causes of The Frequent Off-Grid Accidents

2、 in theJiuquan Wind Power BaseWang Ningbo, Wang Jiandong, Ma Yanhong, Zhi Jing, Ding KunWind power technology center of Gansu electric power corporateGansu wind power integration technology centerAstract Several off-grid accidents of a large number of wind turbines in the Jiuquan wind power base fre

3、quently occurred recently, severely threatening the secure and stable operation of power grid, which has attracted great attention at home and abroad. This paper studied the direct, indirect and systematic causes of the frequent off-grid accidents in the Jiuquan wind power base from the perspective

4、of technology, management, policy , mechanism, and etc. In the end, the countermeasures were proposed. 基本情況酒泉是國家批準開工建設的第一個千萬千瓦風電基地，去年11月3日河西750千伏輸變電工程的建成投產，酒泉千萬千瓦級風電基地一期工程風電場陸續并網發電，截至今年4月底已經吊裝完成了5500MW風電機組，其中已經有25座風電場、4030MW風電機組并網投產，預計今年上半年已經完成吊裝的風電機組將全部并網投產，成為全世界集中并網規模最1大的風電基地之一。在風電并網容量不斷增加的同時，酒泉風電

5、基地也進入了事故的高發2期，截至5月上旬底酒泉風電基地風電場累計發生各類事故53次，明顯進入了風電場事故的高峰期，除了4.25事故是電網事故波及到風電場以外，其他事故均是風電場事故影響到電網；其中發生風電機組脫網超過100臺、影響范圍較大事故7次， 尤其是2.24以來發生的三次嚴重事故分別甩風電出力84萬千瓦、100.6萬千瓦和153.5萬千瓦，不斷刷新了風電機組歷史脫網記錄，如此大規模風電機組集中脫網，不僅導致電力系統電壓、頻率大幅度波動，而且直接威脅到電力系統安全穩定運行。酒泉風電基地連續脫網事故引起了各方面的高度關注，國家電監會專門組織開展了事故調查、分析，連續發布了事故調查報告和事故情

6、況通報；相關風電企業、制造企業、電網公司快速做出反應，組織分析原因、尋找對策；國內風電行業專家學者紛紛發表觀點、提出看法，酒泉風電脫網事故引起了國內外廣泛的關注與熱議。在此結合酒泉風電基地的具體情況，重大專項：“甘肅省科技計劃資助:1002GKDA009”；工程技術研究中心：“甘肅省科技計劃資助:1009GTGA024”。主題7：風電并網與輸電從技術、管理、政策、體制和機制等不同角度出發，進一步研究探索酒泉事故頻發的直接、間接和系統原因，同時提出應對措施。1、直接原因分析1.1電纜頭安裝質量問題突出2011年元月以來，酒泉風電基地所發生的53次事故中風機饋線電纜頭造成跳閘27次，2占酒泉風電基

7、地所有故障51%；還存在雖然電纜頭短路沒有造成影響未統計故障，另外還有部分電纜頭缺陷被及時發現沒有造成故障，風電場風機饋線電纜頭缺陷、短路故障次數遠大于27次。不同風電場風機饋線電纜頭如此頻繁的發生相同的故障，反映出幾乎所有風電場電纜頭施工、監理、驗收和建設管理普遍存在不足，這種共性的設備缺陷必然要在風電場投運初期暴露出來，這是導致風電場事故頻發的必然原因。1.2 發電機組不具備低電壓穿越能力根據風電場并網技術規范的要求，風電機組應該能夠滿足電壓跌落到額度電壓的20%時維持625ms不脫網，盡管酒泉風電基地接入系統設計審查批復提出了低電壓穿越能力要求，在酒泉風電基地的風電機組補充技術協議中明確

8、了技術要求，風電企業也作出具備低電壓穿越能力的承諾，但今年以來所有事故電壓跌落幅度均遠遠低于規范的要求，已經造成了大量風電機組脫網，多次事故證明絕大多數風電機組根本不具備低電壓穿越能力。風電場風電機組普遍不具備低電壓穿越能力，這是導致單個風電場事故演變為風電機組大規模脫網的必然原因。圖1、2.24橋西風電場事故過程示意圖1.3 動態無功補償設備缺陷酒泉風電基地風電場均按照接入系統設計的要求分別安裝了TCR、MCR和SVG型動態無功補償設備，但2.24事故時風電場動態無功補償設備動態部分一半以上無法正常投運，3僅投入了電容部分（FC濾波支路）。發生事故的時候當部分風電機組因為低電壓脫網，該部分風

9、電場無功補償設備與風電匯集線路同時向系統注入大量容性無功，導致電力系統電壓大幅度升高，當系統電壓超過額定電壓110%時，在低電壓時未脫網的部分風電機組幾乎同3時脫網，風電場動態無功補償設備不完善導致脫網事故擴大的主要原因。發生事故的當時恰好無功補償設備投入不足具有偶然性，但無功補償設備缺陷較多又具有一定的必然性。 3主題7：風電并網與輸電圖2 橋西風電場330千伏升壓站電壓變化曲線1.4 其它直接原因另外風電場由于機組臺數很多，在投產初期通常也是事故、故障的高發期，酒泉風電基地大多數風電場都經歷了故障頻發到逐步穩定的過程，但以前風電場規模較小且分期投入運行，盡管也發生過一些問題，但絕大多數其影

10、響僅限于風電場內部，沒有造成大的影響也沒有引起廣泛的關注。今年以來酒泉風電基地風電場集中并網，短時期內2000多臺風電機組幾乎同時并網投產，并且大部分風電機組集中在敦煌750千伏變電所的330千伏母線一個并網點，在風電事故高發的同時風電場相互影響，造成了不僅事故頻發而且脫網機組臺數眾多。 3圖3 750千伏敦煌變電所330千伏母線電壓變化曲線1.5 小結風電場普遍存在的饋線電纜頭安裝質量問題，電纜頭頻繁爆炸和饋線小電流選線保護功能配置問題必然導致風電場事故頻發；由于風電場風電機組普遍不具備低電壓穿越能力，當個別風電場發生故障引起電壓跌落時，導致附近風電機組大批同時脫網，是集中脫網事故頻發的直接

11、原因；風電場動態無功補償設備僅投入容性部分或未投入，使得電力系統電壓大幅度升高，導致大量風電機組高電壓脫網，是事故擴大化的主要原因。 32、間接原因分析2.1 技術標準缺失2004年依據當時國內小規模、分散式風電發展狀況，頒布了中國第一個風電場接入電網的技術規定GB/Z19963-2005；伴隨著可再生能源法頒布實施，中國風電連續五年高速發展，到2010年年底中國風電的總裝機容量已經成為世界第一、達到4473萬千瓦4，風電場接入電網的技術規定(GB/Z19963-2005)不僅無法滿足大規模集中開發的風電發展技術需求，并且中國風電在高速發展的同時不得不面臨著技術標準缺主題7：風電并網與輸電失的

12、尷尬局面。盡管國家電網公司2009年制定并印發了國家電網公司風電場接入電網技術規定（修訂版）企業標準，但作為企業標準在應用方面也受到限制。技術標準和管理規范的缺失使得大規模風電并網技術管理矛盾突出，已經成為制約中國風電健康發展的因素。2.2 風電基礎管理薄弱盡管在酒泉風電基地風電的規模已經達到常規電源的水平，但風電場的基礎管理水平與常規電源存在著明顯差距，多數風電場的運行管理規程、規范和技術標準不完善；在風電連續五年翻番的背景下，人才隊伍建設無法滿足風電快速發展的需要，大部分風電場運行、建設技術管理人員缺乏經驗，大批剛參加工作的新員工的培訓嚴重不足，人員素質制約了風電場建設、運行管理水平的提高

13、；風電場設備技術監督、檢測手段和檢驗驗收能力不足，設備運行管理規范、制度建設滯后，致使風電場設備缺陷難以及時發現，造成風電場設備故障頻發。2.3 設備制造企業創新能力不足酒泉風電基地主要安裝的華銳、金風和東汽三大風電制造企業的機組，近期事故脫網的機組絕大部分也是三大風電制造企業的機組。風電機組的低電壓穿越能力等方面的技術歐美國家已經解決，之所以在中國成為風電發展的技術“瓶頸”首先是國內自主研發能力不足，過分依賴引進國外的技術，最先進的風電機組制造技術國外不愿意轉讓；其次當年在引進制造技術時過分注重價格因素，導致風電機組關鍵技術引進不完整。盡管目前國內主流風電機組制造企業已經通過了低電壓穿越能力

14、檢測，但在實際運行的風電機組仍然存在技術性能不穩定的問題。2.4 風電并網管理規范不健全常規電源形成了一整套并網管理的程序、制度和規范，例如火電機組必須經過安裝、調試、啟動驗收試驗、168小時試運行、消缺到并網商業運行完整的程序考驗，通常保證了并網投產的火電機組基本具備良好的技術性能。風電場不僅缺乏全國統一完整的啟動驗收程序規范，而且由于風電場機組臺數眾多，在啟動驗收時通常只有少數機組已經安裝完成，難以開展所有風電機組的啟動驗收試驗，因此盡管完成風電場啟動驗收試驗、試運行等程序，仍然無法全面檢驗風電場的真實技術性能。另外低電壓穿越能力等關鍵試驗項目受到試驗條件的限制難以及時開展，使得風電場存在

15、的許多問題在并網投產以后才暴露出來。2.5 其它間接問題由于酒泉風電基地風電場必須依靠河西750千伏輸變電工程送出，因此在去年上半年酒泉風電場建設進度相對較慢，河西750千伏輸變電工程去年11月建成投產以后，為了在年底前完成機組的吊裝，各個風電開發企業建設進度明顯加快。但進入12月以后酒泉地區天氣寒冷，大部分風電場正是在施工條件惡劣的條件下完成的電纜頭安裝等工作。去年年底幾乎所有風電場均已完成了風電機組吊裝，但至今仍然有二個風電場受到升壓站的建設進度影響120萬千瓦風電機組無法并網投產，風電場建設施工組織設計明顯不合理。另外由于風電場邊建設、邊運行，尤其是近期基建、運行、技改和檢修作業交叉重疊

16、，風電場現場管理難度進一步加大。2.6 小結大規模風電基地建設過程中技術標準和管理規范的缺失使得風電并網技術管理矛盾突出，成為大規模風電脫網事故頻發的重要影響因素；在風電連續多年翻番的超常規快速發展的背景下，長期積累的人才隊伍、技術管理、內部制度、技術監督等基礎管理矛盾逐步顯現，成為大規模風電脫網事故頻發重要因素之一；國內風電設備制造企業自主創新能力與大規模風電基地的技術需求存在較大的差距，產品質量檢測和并網檢測能力不足，是大規模風電機組脫網的重要因素；風電場啟動驗收試驗和試運行等程序不完善，風電場低電壓穿越等關鍵試驗項目難以及時開展，風電場并網驗收管理規范不健全也是影響因素之一。3、發展模式

17、的影響3.1 歐美風電發展模式主題7：風電并網與輸電歐美風電發展是按照市場需求為導向的發展模式，以靠近用電負荷中心、小規模、多業主、高度分散的風電發展的主要形式。風電場普遍靠近負荷中心、低電壓接入配電系統并就地消納。歐美國家陸上風電場超過4.5萬千瓦的十分罕見，例如全世界風電比例最高的丹麥2008年全國90%的風電場規模小于4.5萬千瓦，絕大部分陸上風電場（機組）接入低壓配電網就地消納；全國只有二個規模較大的海上風電場通過132千伏（或150千伏）電壓等級并網，但海上風電距離負荷中心的距離也不超過100公里，且建設規模是以電網的接受能力為控制條件5。這種分散接入、就地平衡后送出的接入模式對電網

18、的影響也不大。歐美國家在風電的發展過程中已經建立了較完整管理體系，風電場規劃、建設、運行管理制度較健全，風電設備制造技術、檢測認證和質量保證水平較高，風電場運行管理經驗豐富，風電場并網規程規范管理辦法較齊全，因此歐美風電場事故發生的頻率相對較小。歐美國家風電發展較快的地區大多位于電網結構較堅強、吸納風電的能力強的地區，因此即使風電場發生事故對于電力系統的影響也相對較小。3.2中國風電發展模式中國選擇了資源開發為主導的風電發展模式，遠離負荷中心、大規模、少業主、高度集中為風電發展的主要形式，中國風電場絕大部分在4.5萬千瓦以上，大多采用高電壓接入、遠距離集中送出4。國家規劃的大規模風電基地普遍位

19、于電網末端，當地電網結構普遍比較薄弱，并且大多采用大規模集中開發的建設模式，需要集中送出的風電總裝機容量規模越來越大，接入電網系統的電壓等級越來越高，電力電量送出的距離越來越遠，風電場事故對于電網的影響較大。中國風電場規劃、建設、運行管理制度體系不健全，風電場運行管理水平較低，風電場并網規程規范標準不健全，因此中國風電場事故發生的頻率相對較大。風電機組普遍不具備低電壓穿越能力，因此風電場事故通常導致附近風電機組大量脫網，使得事故擴大。中國風電發展較快的地區大多位于電網結構薄弱的地區，因此風電場發生事故對于電力系統的影響也相對較大。尤其是千萬千瓦、百萬千瓦級風電基地大多位于電網末端，風電場事故對

20、于電網安全穩定的影響更大。3.3酒泉風電基地的特殊性酒泉風電基地的一期工程主要集中在玉門、瓜州二個區域內，甘肅酒泉風電基地一期工程550萬千瓦風電主要采用330千伏匯集、750千伏電網送出，絕大部分風電電量需要輸送到1000公里以外的蘭州負荷中心消納6，是全世界集中并網規模最大、送出距離最遠、匯集和送出電壓等級最高的風電基地之一。主題7：風電并網與輸電圖4 酒泉風電基地風電匯集及送出工程示意圖酒泉千萬千瓦級風電基地不僅與歐美風電發展模式不同，而且與國內現有的風電發展模式也存在較大的差異，在正常運行方式下，風電隨機性、波動性已經造成電網無功電壓的控制困難問題；酒泉風電基地絕大部分風電場是通過敦煌

21、750千伏變電所的330千伏母線并網7，目前風電機組普遍不具備低電壓穿越能力，因此風電場事故的相互影響問題更加突出，個別風電場的電壓跌落可能導致其它風電場機組大量脫網；由于風電送出的750千伏雙回線路長達近1000公里，屬于典型的長線路、弱電網結構，風電機組的大規模同時脫網導致電網電壓、頻率的大幅度波動，直接威脅電力系統的安全穩定運行，如果脫網風電容量更大甚至可能導致電網解裂或電壓崩潰的惡性事故。3.4 小結發展模式的差異決定了中國大規模風電基地發生集中脫網事故的系統風險較大；酒泉不僅是中國第一個開工建設的千萬千瓦風電基地，也是集中并網規模最大、輸送距離最遠的風電基地，因此發生風電大規模集中脫

22、網的概率高、影響大。 64、應對措施4.1、完善風電發展策略在關注風電發展速度的基礎上，重點提高風電發展的質量，大規模風電基地應該承擔與規模相適應的責任，風電場的技術性能應該滿足電力系統安全穩定控制的需要；在規劃建設千萬千瓦風電基地的同時，引導用電負荷發展，實現部分風電的就近消納，緩解大規模風電集中外送的壓力；適度引導小規模、分散式風電的發展，實現風電與用電市場的協調發展，在豐富中國風電發展模式的同時緩解風電送出與消納的矛盾。4.2 強化統一規劃職能、促進電源、電網協調發展堅持電源與電網統一規劃的電力發展基本原則，堅持以用電市場需求為導向的電源規劃基本原則，在統一電源規劃的框架內合理確定風電發

23、展規劃；堅持電源電網協調、同步發展的規劃原則，按照電網規劃控制風電發展規劃的總規模，通過風電發展規劃的送出需求合理調整電網規劃，形成風電規劃與電網規劃互動的協同機制，確保風電整體開發規模與電網接納能力相適應。超前審批風電匯集及送出工程，確保配套電網工程與風電同步建成投產。主題7：風電并網與輸電4.3 完善技術標準和管理規范,促進風電規范發展在距離負荷中心1000多公里以外的電網末端建設千萬千瓦風電基地，風電以主力電源的身份登上歷史舞臺，需要借鑒丹麥的風電成功發展經驗，根據風電場接入電力系統的電壓等級不同制定不同的技術標準8；制定與大規模電基地建設規模、系統地位相適應的接入系統技術規定，提高風電

24、送出能力和電力系統穩定水平。借鑒常規電源制定相對完備管理規范的成功經驗，建立了從風電規劃、前期、建設、調試、試運行、啟動驗收、運行和調度全過程管理規范。千萬千瓦風電基地作為主力電源，應該遵守電力系統相關的管理規范，建立于適合大規模風電基地發展需要的管理體系，緩解風電送出與消納矛盾。4.4 加強管理，促進大規模風電健康發展加快大規模風電基地現有風電機組低電壓穿越改造的進度，加強風電場內部包括無功補償設備在內的設備管理，及時發現并消除存在的設備質量隱患；加快風電場建設運行管理規程、規范和標準體系的制定，完善風電場內部管理制度，提高風電運行管理水平；加強風電場保護、無功補償等涉網關鍵設備調度運行管理

25、，加快風電場信息采集與上傳實施進度，提高風電場調度管理水平。加強新投產風電場并網及啟動驗收管理，明確風電場及風電機組并網技術標準，規范風電場啟動驗收管理和試驗驗收程序，加強風電場及風電機組低電壓穿越能力等方面檢測管理，切實提高新投產風電場技術管理水平。4.5 加強研究開發，促進風電科學發展9酒泉風電基地大規模風電集中開發的發展模式，面臨著許多技術難題和挑戰，因此組織大規模風電并網、送出、控制等方面的科技支撐和科技示范項目，在促進大規模風電科學發展的同時，提高在新能源領域的競爭力。同時爭取并網友好型風電場等方面的國家科技項目，提高酒泉風電基地的可持續發展能力。加快智能電網技術的研究與應用，提高電

26、網整體裝備水平，進一步提高風電管理控制能力。5 參考文獻1 甘肅省電力公司, 2011年4月甘肅電網新能源運行分析報告R.蘭州: 甘肅省電力公司調度通信中心 2011.5.Gansu electric power corporate. Study report of the renewable energy operation in the Gansu power grid in April 2011R. Lanzhou: Dispatching and communication center of Gansu electric power corporate, May 2011.2 甘肅省

27、電力公司,甘肅電網風電運行情況報告R.蘭州: 甘肅省電力公司調度通信中心 2010.5.Gansu electric power corporate. Study report of the renewable energy operation in the Gansu power gridR. Lanzhou: Dispatching and communication center of Gansu electric power corporate, May 2010.3 甘肅省電力公司，“2.24”橋西升壓站事故調查分析報告R.蘭州：甘肅省電力公司調度通信中心2011.4.Gansu e

28、lectric power corporate. Investigation report of "2.24" Qiaoxi substation accidentR. Lanzhou: Dispatching and communication center of Gansu electric power corporate, April 2011.4 中國可再生能源學會風能專業委員會.2010年中國風電裝機容量統計報告.2011.3.18 The Chinese renewable energy society wind power professional committee. 2010 China wind power主題7：風電并網與輸電installation capacity statistics, March 2011.5 World Wind Energy Association. World Wind Energy Report 2008. F