5月5日,國家電監(jiān)會針對風機脫網(wǎng)事故進行再次通報。5月9日,國家能源局亦二次下發(fā)通知,要求整肅風電。
在通報和整肅要求背后,是社會各界對風電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的熱切期盼。近期幾次風機脫網(wǎng)事故技術原因均已查明,低電壓穿越能力缺陷明顯。但在提升低電壓穿越能力之外,盡快出臺國家級行業(yè)標準、規(guī)范管理流程、理順合作協(xié)調(diào)機制,更被認為是解決風機脫網(wǎng)問題、促進風電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關鍵。
探因
被行業(yè)內(nèi)視為并網(wǎng)標桿的酒泉風電基地,緣何在不到兩個月內(nèi)被電監(jiān)會通報兩次?風機集體脫網(wǎng)的背后又有什么樣的安全隱患?
“2·24”甘肅酒泉風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故還未平息,4月17日又發(fā)生兩起風機大規(guī)模脫網(wǎng)事故。在不到兩個月內(nèi),電監(jiān)會通報了三起風機大規(guī)模脫網(wǎng)事故,這在我國風電運營史上尚屬首次。
截至今年4月底,甘肅酒泉風電基地已經(jīng)吊裝完成了550萬千瓦風電機組,其中已經(jīng)有25座風電場、387.4萬千瓦組并網(wǎng)投產(chǎn),預計今年上半年已經(jīng)完成吊裝的風電機組將全部并網(wǎng)投產(chǎn),屆時酒泉風電基地將成為全世界集中并網(wǎng)規(guī)模最大的風電基地之一。
然而,在風電并網(wǎng)容量不斷增加的過程中,酒泉風電基地風電場也進入了事故高發(fā)期。
小小電纜頭釀大禍
讓很多人沒有想到的是,甘肅兩起風機脫網(wǎng)事故都是由不起眼的電纜頭引起的。
據(jù)電監(jiān)會通報,2月24日,甘肅中電酒泉風力發(fā)電有限公司橋西第一風電場因一個間隔的電纜頭故障絕緣擊穿,造成三相短路,導致包括這個風電場在內(nèi)的10座風電場的274臺風電機組因不具備低電壓穿越能力在系統(tǒng)電壓跌落時脫網(wǎng),引起系列反應,最終本次事故脫網(wǎng)風機達598臺,損失出力占到事故前酒泉地區(qū)風電出力的54.4%,造成西北電網(wǎng)主網(wǎng)頻率由事故前的50.034赫茲降至最低49.854赫茲。
4月17日早晨4點51分,甘肅瓜州中國風電協(xié)和干西第二風電場一個箱變高壓側電纜頭擊穿、一個箱變電纜三相連接處擊穿,引起系列反應,電壓低于80%額定電壓持續(xù)時間320毫秒,造成瓜州地區(qū)700臺風機脫網(wǎng),損失出力101萬千瓦,電網(wǎng)頻率最低至49.815赫茲。
“電纜頭擊穿,引起系列反應”是造成這些風機脫網(wǎng)事故的直接原因。
“連鎖反應像多米諾骨牌一樣,頃刻間令風機集體脫網(wǎng)”,甘肅省電力公司風電技術中心專責馬彥宏為記者描述了這樣一個場景:“電纜頭因質(zhì)量問題爆炸——絕緣擊穿——引起弧光放電——造成相間短路——系統(tǒng)電壓降低——第一臺不具備低電壓穿越能力的風機‘逃跑’——第一塊‘多米諾骨牌’倒下,大片風機脫網(wǎng)?!?/p>
“兩次風機大規(guī)模脫網(wǎng)都是由電纜頭爆炸引起的,這說明風電場工程質(zhì)量確實令人擔憂。”馬彥宏說。
記者調(diào)查得知,自今年元月以來,甘肅酒泉風電基地的多個風電場因風機饋線電纜頭短路已發(fā)生多次跳閘,電纜頭安裝質(zhì)量問題突出。
甘肅省電力公司風電中心主任、資深的風電專家汪寧渤對《亮報》記者表示:“不同風電場風機饋線電纜頭如此頻繁地發(fā)生相同的事故,反映出幾乎所有風電場電纜頭施工、監(jiān)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會在風電場投運初期暴露出來,是導致風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)的必然原因?!?/p>
“罪魁”是低電壓穿越能力缺陷
“低電壓穿越”,這個以前并不廣為人知的名詞,在三起風機脫網(wǎng)事故后逐漸走到臺前。
何為“低電壓穿越”?中國電力科學研究院新能源研究所副總工程師遲永寧解釋說,低電壓穿越是指當電網(wǎng)故障或擾動,引起風電場并網(wǎng)點的電壓跌落時,在一定的跌落范圍內(nèi),風電機組能夠不間斷并網(wǎng)運行。
“目前我國風電場風電機組普遍不具備低電壓穿越能力,這是導致風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)的根本原因。”汪寧渤說。
在三起事故中,風機由于不具備低電壓穿越能力,集體“拋棄”了電網(wǎng)。
國家電網(wǎng)公司頒布的《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》要求,風電場電壓跌落到額定電壓的20%持續(xù)時間不超過625毫秒、在2秒時間以內(nèi)電壓恢復到90%額定電壓的范圍內(nèi),風電場不允許脫網(wǎng),超過此范圍風電場允許脫網(wǎng)。
然而,在低電壓穿越能力上,這一企業(yè)標準對風機制造企業(yè)并不具備約束力。
“各個風電場在投運并網(wǎng)前都要和電力公司電力調(diào)度中心簽訂協(xié)議,其中有一項重要內(nèi)容是:風電機組是否具備低電壓穿越能力?!备拭C省電力公司調(diào)度通信中心電調(diào)處長王福軍說,“簽協(xié)議書時,各個風電場都是拍著胸脯保證機組具備低電壓穿越能力。可實際情況是,絕大多數(shù)機組都沒有?!?/p>
記者致電中國電科院新能源研究所所長王偉勝獲悉,目前已通過中國電科院低電壓穿越能力檢測和功率特性測試的僅有6家公司的6種機型,其中還有兩家是外企。
“整體看來,開展風機并網(wǎng)檢測的制造商較少,且由于風機最初并不具備真正意義上的低電壓穿越能力,有時檢測過程反而成了改進過程?!蓖鮽贌o奈地說。
但實際上,“低電壓穿越不是什么了不起的功能,技術上不是特別不好突破?!敝袊娍圃航淌诖骰壑楸硎?。據(jù)知情人士透露,酒泉風電基地的風機主要來自華銳、金風和東方電氣這三家?!叭箫L機廠商都具有低電壓穿越技術,之所以沒有安裝,是為了節(jié)省成本?!?/p>
此外,低電壓穿越能力的檢測也是重要一環(huán)。記者了解到,中國電科院的移動式風機低電壓穿越能力測試裝置,已經(jīng)發(fā)送到甘肅,未來,酒泉地區(qū)的風電機組將進行更加嚴格的檢測。
難題
一方面是無序上馬的風電場要求快速并網(wǎng),另一方面是標準缺失,風電產(chǎn)業(yè)難題待解。
無序擴張之痛
在采訪過程中,多位專家向記者表示,無序擴張、大干快上給風電產(chǎn)業(yè)帶來了深層傷痛。
“像趕潮一樣。”研究新能源行業(yè)30多年的原中國能源研究會新能源專委會副主任胡成春如此評價我國風電行業(yè)的現(xiàn)狀,“年年翻番、成倍增長并不是一件好事,風電產(chǎn)業(yè)發(fā)達的丹麥每年也只有百分之幾到二十幾的增長速度,國內(nèi)以風電為代表的新能源產(chǎn)業(yè)應該穩(wěn)步發(fā)展,結合國情,與國內(nèi)市場需求相匹配?!?/p>
近幾年,風電場為了加快審批速度,多地出現(xiàn)了“4.95”現(xiàn)象。風電建設核準制度分國家層面的核準和地方層面的核準,規(guī)模在5萬千瓦及以上的風電場由國家能源主管部門核準,不足5萬千瓦的則由風電場所在地能源主管部門核準。
“就是為了加快核準速度,很多百萬千瓦級大型風電場被拆分為多個不超過4.95萬千瓦的小風電場。多個風電場一窩蜂上馬,都要求并網(wǎng),電網(wǎng)企業(yè)措手不及?!眹W(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟師白建華告訴記者。
“產(chǎn)業(yè)可以規(guī)?;?,但不能超出能力,風電設備商或運營商要有自擔風險的能力,一要抓技術,二要抓配套,如果脫離二者光搞大規(guī)模,產(chǎn)業(yè)是走不扎實的。”胡成春說。
電網(wǎng)承壓之重
隨著風電裝機容量的節(jié)節(jié)攀升和風電場的無序擴張,并網(wǎng)難被認為是制約風電發(fā)展的瓶頸。一時間,電網(wǎng)企業(yè)備受詰難。
“并網(wǎng)不是電網(wǎng)企業(yè)一家的事,還需國家相關部門做好整個電力系統(tǒng)的規(guī)劃。”中國可再生能源學會專業(yè)委員會副理事長施鵬飛告訴記者。
“電網(wǎng)企業(yè)作為連接電源與負荷的載體和平臺,并不對風電機組制造、風電場開發(fā)和并網(wǎng)、風電輸送、風電調(diào)度等所有環(huán)節(jié)負有責任和約束力。”白建華說,“同樣,電力系統(tǒng)整體發(fā)展規(guī)劃和建設、電網(wǎng)及調(diào)峰電源等重大項目的發(fā)展,都要經(jīng)過嚴格監(jiān)管和核準,這都需要時間來審慎思考?!?/p>
而從經(jīng)濟角度考量,安裝一臺風機后就并網(wǎng)發(fā)電,對電網(wǎng)投資是極為苛刻的要求。
施鵬飛在近期接受記者采訪時表示:“電網(wǎng)企業(yè)解決風電并網(wǎng)問題往往需要增加成本投入研發(fā),因此需要給予一定補償,要在經(jīng)濟上給電網(wǎng)企業(yè)以激勵?!?/p>
盡管難度極大,國家電網(wǎng)公司仍為風電并網(wǎng)和消納做了大量工作。截至2010年年底,共投運風電并網(wǎng)線路2.32萬千米,接網(wǎng)及送出工程累計總投資達418億元。在國家電網(wǎng)公司的高度重視下,我國風電并網(wǎng)速度連創(chuàng)新高。中電聯(lián)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2010年年底,我國風電并網(wǎng)容量達3107萬千瓦,連續(xù)5年實現(xiàn)翻番。
汪寧渤認為,酒泉風機脫網(wǎng)事故有其必然性。今年以來,酒泉風電基地風電場集中并網(wǎng),短時期內(nèi)并網(wǎng)投產(chǎn)了2000多臺風電機組,大部分集中在一個并網(wǎng)點,在風電事故高發(fā)的同時風電場相互影響,造成了風機集體脫網(wǎng)的事故?!霸陲L電并網(wǎng)容量不斷增加過程中,酒泉風電基地風電場也進入了事故的高發(fā)期?!蓖魧幉痴f。
白建華向記者描述了風機脫網(wǎng)對電網(wǎng)造成的嚴重后果:“一個千萬千瓦的風電場,當出力在700萬千瓦左右時,大量風機集體‘脫網(wǎng)逃跑’,從電力平衡的角度,相當于7臺百萬千瓦大型機組同時跳閘,系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行將受到威脅?!?/p>
電監(jiān)會調(diào)查小組的一名成員向記者強調(diào):“電網(wǎng)企業(yè)在這幾起事故中沒有責任。在相關事故中,電網(wǎng)也不是造成事故的主要原因?!?/p>
標準缺失之惑
諸多風電場要求快速并網(wǎng)的同時,面臨的尷尬是國家級并網(wǎng)標準的缺失。
早在2009年,國家電網(wǎng)公司就出臺了《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》(下稱《規(guī)定》),但國家標準遲遲不見出臺,這項企業(yè)標準不具有普遍約束力。
“如果風機都具備《規(guī)定》中圈定的低電壓穿越能力,就不至于造成如此大規(guī)模的風機脫網(wǎng)?!瘪R彥宏說。
據(jù)悉,所有常規(guī)水電、火電機組均能自動滿足低電壓穿越能力的要求。
目前,常規(guī)電源已經(jīng)形成了一整套并網(wǎng)管理的程序、制度和規(guī)范,例如:火電機組從調(diào)試、啟動驗收試驗、168小時試運行、消缺到并網(wǎng)商業(yè)運行擁有完整的程序規(guī)范,能夠保證并網(wǎng)投產(chǎn)的機組基本具備良好的性能。
但風電場在全國統(tǒng)一啟動驗收的程序規(guī)范上是缺失的?!斑@就導致在風電場機組臺數(shù)眾多的時候,難以開展所有風機的啟動驗收試驗,無法全面檢驗風電場的真實性能?!蓖魧幉潮硎?。
汪寧渤建議,需制定與大規(guī)模風電基地建設規(guī)模、系統(tǒng)地位相適應的接入系統(tǒng)技術規(guī)定,以提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平和風電送出能力。
解題
有專家表示,如果沒有有效干預,風機集體脫網(wǎng)類似事故還會再發(fā)生。如何有效防范此類事故的發(fā)生至關重要。
整改進行時
酒泉風機脫網(wǎng)事故發(fā)生后,國家能源局和電監(jiān)會高度重視,立刻組織專家趕赴現(xiàn)場。甘肅省電力公司調(diào)度中心(下稱“甘肅省調(diào)”)協(xié)助進行檢查。
“甘肅省電力公司已轉發(fā)國家電力調(diào)度通信中心于4月25日發(fā)布的《關于近期風電大規(guī)模脫網(wǎng)情況的通報》,要求各風電場對照《通報》要求,組織開展設備隱患排查,隱患排查報告及整改措施于5月20日前上報省調(diào)。”甘肅省調(diào)一技術人員透露。
“從今年下半年開始,甘肅省調(diào)將安排對已報具備低電壓穿越能力的風電機組進行現(xiàn)場抽檢核實。對拖延完成風電機組信息上傳工作的風電場,自5月份起,甘肅省調(diào)將會同西北網(wǎng)調(diào)共同采取限制發(fā)電措施。此外,還將敦促各風電場于2011年年底前通過并網(wǎng)安全性評價,并將安評情況及時報省調(diào)備案?!鄙鲜鋈藛T表示。
對于整改,風電場運營商則大多顯示出比較積極的態(tài)度。華電新能源發(fā)展有限公司甘肅分公司在酒泉有30萬千瓦的風電裝機,在今年的兩次脫網(wǎng)事故中“幸免于難”,但對于整改也不敢掉以輕心。該公司一位翟姓現(xiàn)場負責人在電話里向記者坦陳,他們的機組同樣沒有低電壓穿越能力,目前正與制造廠家聯(lián)系進行機組改造。
同樣,按照國家電力調(diào)度通信中心的要求,甘肅瓜州商業(yè)圈協(xié)和風電場的風機改造將分為“兩步走”:第一步是將全場的電纜頭重新制作,將小電流接地報警改成直接跳閘,避免風機大規(guī)模脫網(wǎng),記者了解到,這一階段目前已基本完成;第二步,由風機制造廠家對風機進行改造,確保風機具備低電壓穿越能力。
此外,專家普遍認為,技術標準和管理規(guī)范的缺失,已成為制約我國風電健康發(fā)展的重要因素。因此,專家呼吁加快出臺《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》等國家標準,推行風電機組并網(wǎng)許可證制度,嚴格風電機組并網(wǎng)檢測程序,規(guī)范風電機組并網(wǎng)管理,通過整改真正做到風電的“系統(tǒng)友好”發(fā)展。
關鍵在各方合作協(xié)調(diào)
一場規(guī)??涨暗娘L機脫網(wǎng)事故,強化了風機制造廠商、運營商、電網(wǎng)企業(yè)之間合作協(xié)調(diào)的必要性。
“政府部門應發(fā)揮引導作用,從技術和經(jīng)濟角度研究適合風電發(fā)展的政策,將風電產(chǎn)業(yè)的幾大機構切實聯(lián)合起來,找到利益共同點。”胡成春表示。
汪寧渤認為,事故過后,風機制造廠商應盡快完成風電機組的低電壓穿越改造;風電運營商則應加快風電場運行規(guī)程、規(guī)范和標準的制定,同時,加強風電場建設管理水平,全面提高風電場建設質(zhì)量;電網(wǎng)企業(yè)應加強大規(guī)模風電并網(wǎng)關鍵技術研究,全面提高大規(guī)模風電基地的運行管理水平。
“以特高壓輸電為重要特征的堅強智能電網(wǎng)的加快發(fā)展,將使電力系統(tǒng)更加‘堅強’和‘智能’,能更好地應對風電脫網(wǎng)帶來的影響,減少發(fā)生進一步連鎖反應的風險?!卑捉ㄈA表示。
國家能源局新能源和可再生能源司副司長史立山表示:“風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展需各方通力配合。政府部門應做好各方面規(guī)劃,強化全國風電規(guī)劃的調(diào)控作用,建立風電項目與電網(wǎng)配套工程的同步規(guī)劃和投產(chǎn)機制;電網(wǎng)企業(yè)要采取多種手段提高風電的接納能力,擴大風電的消納范圍,提高電網(wǎng)智能化水平;風電場需提高運行管理能力,建立嚴格有效的運行制度,特別是提高天氣預測預報的能力;設備制造企業(yè)生產(chǎn)的風機則要具備抵抗電力波動的能力?!?/p>
我國風電場低壓穿越要求
我國風電并網(wǎng)容量及增速