十二五末甘肃风电装机容量将达到1700万千瓦以上

添加时间：2012-05-15 11:44:24 来源：爱中国能源网

　作为最早发展大型风电的区域，甘肃一直是我国风电发展的风向标。2010年11月，酒泉风电基地一期工程536万千瓦装机与配套的河西750千伏输变电工程同步建成，2011年，甘肃全网风电发电量累计70.5亿千瓦时，同比增长234％。2012年，酒泉风电基地二期首批300万千瓦工程建设全面启动。预计到2015年，甘肃风电装机容量将达到1700万千瓦以上。风电在快速发展的同时，也面临了诸多难题与挑战。风电并网、安全消纳以及与发展规划相配套等一系列问题，不断地激发着行业发展的思考。
　　能源布局：风能与太阳能资源优势明显
　　风吹一夜满关山。
　　河西走廊的春天正是刮大风的时节，车行在茫茫戈壁滩上，大风卷起的沙石劈里啪啦地敲打着车身，河西民谚云：“地上不长草，风吹石头跑”“一年一场风，从春刮到冬”， 当地人戏称：“我们这里两个清洁工，一个东风，一个西风”。这里年平均风速高达8.3米/秒，每天都在刮着四五级的大风，让人们苦不堪言。然而，曾经的风害如今却是宝贵的资源。
　　甘肃是风能资源大省，据测算，理论储量为2.37亿千瓦，位居全国第五。走廊西端的酒泉地区是季风的源头，年平均有效风功率在每平方米150瓦以上、有效风速时数6000多小时，风机年满负荷发电小时数可达2300小时。
　　2006年年初，甘肃省提出“建设河西风电走廊，打造西部陆上三峡”。截至2012年3月底，甘肃电网并网风电场40座，风电机组3957台，装机容量560.11万千瓦，占全网总装机容量20.18%。按照规划，2015年酒泉风电基地装机容量将达到1270万千瓦，相当于三峡工程装机容量的三分之二；到2020年，酒泉市风电装机容量将达到2000万千瓦，总投资达1200多亿元，这将是我国继西气东输、西电东送、青藏铁路之后西部大开发的又一标志性工程。
　　除了风能，甘肃还有丰富的太阳能资源。甘肃省年太阳总辐射值为每平方米480万~640万千焦耳，是我国太阳能最为丰富的三个区域之一。
　　在酒泉市能源局的会议室里，挂着两张地图，一张是《甘肃酒泉千万千瓦级风电基地十二五规划布局图》，另一张是《酒泉市光电基地规划布局图》。酒泉市全年太阳总辐射量可达到每平方米600万～700万千焦耳，年平均日照时数3300小时，是全国理想的太阳能电力开发地区。目前酒泉地区已建成太阳能光伏发电站11座，装机容量8.6万千瓦，占全网总装机1.14%。今年光伏发电将新建装机13.2万千瓦，到2015年，规划光电装机容量将达到200万千瓦。
　　河西“风光”无限好，资源优势转化为经济优势，让甘肃人看到了无限潜力与希望。酒泉形成了全国最大的风机装备产业园区，据不完全统计，园区规划建设3年来，风电装备制造业销售收入累计达到432亿元。据酒泉市能源局提供的数据显示，截至2010年年底，酒泉风电累计完成投资524亿元，风电产业所带来的GDP占到酒泉全市GDP的三分之一。而新能源及上下游产业的快速发展不仅为甘肃经济社会的发展注入了强大动力，还带动了第三产业、劳务经济的快速发展。
　　发展现状：电网通道基本满足风电送出需要
　　酒泉曾经创下两年之内风电装机新增10倍的奇迹。但是，2011年7月，当酒泉风电基地建设二期300万千瓦工程的建设方案终于获得国家能源局批复的时候，整个2011年酒泉地区却“静悄悄”，并无一台新的风机立起。
　　风电发展的速度放缓，一部分原因在于限电、“弃风”现象严重。
　　日前，中国可再生能源研究会风能专业委员会在其官方网站上公布了2011年我国风电限电情况初步统计报告。此次调查对包括内蒙古、吉林、广东、甘肃、新疆等10个省（市、自治区）内的部分风电企业，在2011年全年由于电网调度限制风电出力造成的发电量损失情况进行了初步统计。报告显示，甘肃限电比例最高，为25.25%。
　　25.25%，这意味着风电有四分之一的电量被限制掉了。“弃风”现象确实客观存在，但问题的矛头该指向哪里？
　　2011年2月，风电史上最大规模的风机脱网事故发生后，在国家电监会、国家能源局等主管部门的要求下，酒泉风电基地多个风电场对风电机组进行了技术改造。国家电网公司也即刻出台《防止风电大规模脱网重点措施》，就出现事故的各方面原因提出要求，随后，酒泉风电地区大规模的风电场和机组的低电压穿越能力改造工作拉开大幕。而要进行如此大规模的技术改造，酒泉风电基地的机组运行必然会受到大面积的影响，造成酒泉地区本身发电减少，这是导致甘肃“弃风”现象严重的主要原因。
　　而另一个原因，这里的风电出力功率低，电网长期处于低负荷运行状态。存在“弃风”现象？此前，一家风电场甚至给自己算了笔账，如果满负荷运转，他们一年被限的风电就会多达2亿多千瓦时，折合成5角2分的上网价，其年损失就会有1个多亿。
　　对此说法，国投酒泉第一风电场经理朱怀英不以为然。“账不能这么算。一天24小时里风场满发的情况一般也就几十分钟，哪能以满负荷运转的情况来算账？一年365天风机天天转，时时发，那这里还不成了风窟窿？”
　　甘肃省电力公司调度控制中心主任曹银利告诉记者：“现在风电送出通道容量是220万千瓦，而风电装机有560万千瓦，乍一看，好像是电网‘不给力’。但实际情况是，风电和别的电源不一样，风电满发的情况在一年中连1%的时间都达不到，90%以上的时间风电出力还达不到最大功率的65%。风好的时候，甘肃电网一天发电5000万千瓦时；没有风的话，连100万千瓦时都发不了。”
　　根据甘肃公司调度控制中心的报告显示，甘肃全网风电出力主要集中在5%~35%装机容量区间，出现时间频率为54%，而65%以上装机容量区间出现时间频率仅为4%。由此可推算，目前酒泉风电基地95%概率下风电最大出力约为220万~230万千瓦左右，电网通道基本可以满足目前酒泉地区风电送出的需要。 　　说起“弃风”，曹银利说：“水电站在夏季洪峰来临时也要开闸泄洪，‘弃水’现象既然这么正常，‘弃风’当然也是同样的道理。风电的特点就在于随机性和间歇性，不能以风电的最大发电能力来要求电网的接纳能力。”
　　朱怀英对此表示认同：“作为发电企业，我们当然希望不限电，发多少就并网多少。不过从经济角度考量，安装一台风机后就并网发电，对电网投资是极为苛刻的要求。如果要完全消纳目前酒泉地区风电装机5%极端大风情况下尖峰电力的电量，电网企业投入将十分巨大，而且边际效益将非常有限。电量损失肯定无法避免，这也是符合风电实际运行客观规律的。”
　　尽管难度极大，国家电网公司仍为风电并网和消纳做了大量工作。截至2011年年底，国家电网公司经营区域内风电并网装机容量4394万千瓦，较2010年年底增加1563万千瓦，同比增长55%；消纳风电电量706亿千瓦时，较2010年增加232亿千瓦时，同比增长49%。优先保障风电送出工程建设，累计建成风电并网线路2.62万千米，风电送出汇集变电站（开关站）25座，变电容量3770万千伏安，保证了风电项目及时并网。
　　电网安全：电力调度与功率预测技术保障风电入网
　　风，来无影，去无踪。电力调度与准确的功率预测是风电大规模接入电网的首要条件。
　　2009年10月，甘肃电力调度通信中心承担的大型集群风电有功智能控制系统立项，这是为河西风电量身打造的系统。
　　河西电网电源多、负荷低，主潮流自西向东输送，限制断面多，同时由于水电、风电具有季节性，不同季节水、火、风电间存在冲突，电网潮流变化较复杂……这些特点使得系统控制策略的设计较为复杂，既要考虑尽可能多发、多送风电，又要确保电网安全，这是研发中的主要难点。结合河西电网的特点，甘肃电力调度通信中心确立了研发三项原则：在电网通道容许的情况下，风电自由发电；在通道受限的情况下，风电受约束发电；在风电场之间，按照装机容量等比例公平发电。
　　2012年5月6日，我们来到了瓜州甘肃中电酒泉风力发电场，电场的电脑主屏幕控制系统显示，当前风场出力为7600千瓦，还不到计划额度的10%，正是风场的“悠闲”时刻。忽然间，一阵大风吹过，风电场瞬时出力从7000千瓦上升到了4万多千瓦。值长张建勇赶紧点了一下屏幕上的“申请出力”按钮。不到5分钟，系统便返回了新的配额，给风场多加了5000千瓦发电量。随即，风场里4台风机欢快地转了起来。
　　“谁家有风谁家就发，我们都看得到其他风场的出力情况，不会有谁占着通道不发电的情况。这个系统为我们打造了一个公开透明的平台。”张建勇说。
　　大型集群风电有功智能控制系统由一个调度中心站、一个控制主站、9个风电场控制子站等网络组成。系统根据河西电网通道裕度，计算出风电最大出力，按照装机容量等比例分配给各风电场，这就是风电场的出力上限。在风力不足的情况下，风电场在这个出力上限范围内正常发电；如果风电场预测到大风来临，机组发电将超过出力上限，就可通过系统申请加出力，每5分钟申请一次，系统会进行自动计算，把那些出力不足的风电场的空闲容量调整给需要加出力的风电场。这套系统的投运，充分发挥了河西330千伏和750千伏输电通道的出力，可根据电网送出通道的输电可用容量实时调整所有风电场的发电功率，实现优化配置，保证大风期间线路送出功率不超稳定上限运行，又最大限度地利用输送通道送电。
　　与大型风电有功智能控制系统相比，风电功率短期预测系统则是一个更为庞杂的工程。
　　位于兰州的甘肃电力调度通信中心距离酒泉风电基地近1000千米之遥，但这里能监测到每一个风电场和每一台风电机组的实时数据。甘肃公司风电技术中心主任汪宁渤介绍说：“现在一半以上的风电场已经应用了风能实时监测、短期和超短期预测系统以及无功补偿系统。风能预测系统可以对未来两个小时和几天内的风速进行实时动态预测，每15分钟向甘肃电力调度通信中心发送一个数据包，调度中心根据不断修正的预测数据下达上网指令，有效调配水、火电备用发电容量，减少备用容量，又可以提高风电利用小时数，减小风能波动对电网造成的冲击，保障电力系统及风电场的安全、稳定、经济运行。”
　　发展趋势：走远距离、大规模特高压输电道路
　　发展风电，必须建设与之配套的调峰电源，火电仍然是目前最为可靠的调峰电源。如果要实现河西2000万千瓦风电全部外送，那么就必须在“风电走廊”再建2000万千瓦规模的水电或火电，但河西走廊极度缺水，不可能建大型水电站。同样，因为火电需要水冷，缺水建大型火电也不现实。
　　对此，甘肃省在加快河西走廊风电基地建设的同时，正充分利用煤炭、水力和太阳能等资源，争取实现风电和火电、水电、光电的互补。“到‘十二五’末，甘肃电网全网风、火、水、太阳能发电装机容量将超5700万千瓦。”甘肃公司发展策划部主任王海涛说。
　　“大水电、大火电、大风电、大机组”的发展格局，决定了甘肃能源和电力发展必须走远距离、大规模特高压输电，并参与全国范围内资源优化配置的道路，这是解决未来甘肃电力电量大量富余的现实途径，也是甘肃建设电力输出大省、实现能源优势向经济优势转化的迫切需要。
　　2011年4月，甘肃、湖南两省政府签署送电框架协议，预示着来自酒泉千万千瓦风电基地的风电和“打捆”火电将通过全长2400千米、输电能力达750万千瓦的±800千伏酒泉—湖南直流输电线路送至湖南。
　　2012年5月，连接新疆与西北电网的第二条通道750千伏哈密南—沙州—鱼卡—柴达木输变电工程开建，线路总长2180千米，建成后可确保酒泉风电基地二期第一批300万千瓦在西北网内调峰运行，满足西北地区不断增长的用电负荷需求和酒泉新能源基地电能送出需要。
　　“十二五”期间，甘肃电网将彻底完成330千伏/110千伏为主网架向750千伏/330千伏为主网架的转型升级。其中，河西电网将形成以750千伏敦煌（安西）、酒泉、河西（金昌）、武胜变为核心的骨干输电网架。王海涛说：“到2015年年底，甘肃电网将实现由‘电力自我平衡、西北网架枢纽’向‘电力盈余外送、坚强送端电网’的转型，真正成为坚强智能电网。”
　“‘第二通道’真是让我们放了不少心，希望今年能拿到±800千伏直流特高压的‘路条’，我们河西的风和热可就真正有了用武之地。”这是地方政府和发电、供电企业的共同期盼，让这张捕风的大网成为助飞甘肃经济发展的强力之翼。