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求解风电之困 构建“三华”特高压同步电网

添加时间:2013-04-18 11:06:43 来源:爱中国能源网

       探究:是什么造成了消纳难?
  弃风,是理想与现实的差距,更是产业与市场的背离。在“世界风电第一大国”的光环之下,在中国风电装机高歌猛进的过程中,风电行业却迅速从高峰滑入低谷,一些中小风电设备企业破产,风电并网消纳难、弃风问题逐渐严重,风电事故频发,安全形势堪忧。而弃风,只是这一系列问题积聚后的最直接反应。
  人们要问,风电强国德国、丹麦等,风电量占比已超过20%,并未出现大量弃风的现象,而中国风电占电源装机的比重只有5%,为什么就难以消纳?
  首先,涉及如何科学比较的问题。目前国际上风电并网装机超过500万千瓦的国家有9个,而我国蒙东、蒙西、甘肃、冀北4个地区风电并网装机均已超过500万千瓦,风电年发电量占用电量比例分别达到40%、12%、11%、9%,与丹麦、德国、西班牙等风电发达国家水平相当。
  所以,更科学的比较方法是,用我国的一个地区与欧美某一国相比,“我国内蒙古、甘肃等省区风电装机容量比重、发电量比例等主要指标已经超过德国等国家,仅次于丹麦。”甘肃电力风电技术中心主任汪宁渤说,“但是,丹麦风电主要采用靠近负荷中心的分散式发展模式,丹麦全国风电总装机容量不到500万千瓦,不仅可以在整个北欧市场消纳,而且还可以在德国市场消纳部分风电;不仅国内调节能力强的燃气发电比重很高,更重要的是挪威水电为丹麦风电调峰、消纳提供了坚强的保证。”反观我国,风电集中的西北、华北、东北区域电源结构单一,抽水蓄能、燃气电站等灵活调节电源比重不足2%,特别是冬季由于供热机组比重大,基本没有调峰能力,我国风电取得现在的成绩已“实属不易”。
  其次,全国范围内消纳风电的大市场尚未形成。中电联副秘书长欧阳昌裕认为,“与欧美国家不同,我国的风能资源主要集中在西北、华北、东北地区,这些地区消纳能力有限,又受跨区输送通道建设滞后影响,矛盾就越来越突出。”现在国家电网消纳的几千万千瓦风电,也是我们在区域之间有一定联网,加上统一调度、统一安排负荷,才努力实现的。
  中国能源网首席信息官韩晓平说,我国电源结构单一、系统调峰能力不足也是造成风电难消的重要原因。风力资源具有间歇性和随机性,甚至经常与人们的用电习惯背道而驰。例如内蒙古地区夜间风大,但夜间电网负荷很小,如果风机满额发电,电量根本无法得到消纳。正因如此,风电大规模并网后,需要增加快速调峰电源保障电网安全。
  中国工程院院士黄其励说,“三北”地区电源结构都是以火电为主,火电装机占比达到81%,且多为供热机组,既没有快速跟踪负荷的气电,又缺少可以灵活调峰调频的抽水蓄能电站,冬天供热期系统调峰尤为困难。反观欧美发达国家,西班牙燃油燃气及抽水蓄能等灵活调节电源比例高达34%,是风电的1.7倍;美国灵活调节电源比例达到47%,是风电的13倍。对比显而易见。
  第三,风电规划与电网规划不协调。国家电监会在2011年《重点区域风电消纳监管报告》里也指出,“三北”地区风电发展面临的首要问题就是“风电规划与电网规划不协调”。《报告》中举例,河北地区由于风电建设投资方和地方政府对风电发展比较积极,目前已投产、核准和取得路条文件的风电装机容量已达到1490万千瓦,远远超过原《河北省风电发展规划》中2015年达到1013万千瓦装机容量的目标,特别是承德丰宁地区原《规划》仅60万千瓦,但已开展及拟开展前期工作的风电场已近200万千瓦,原有输电规划将远远不能满足目前风电发展需求。
  “风电和电网建设还存在严重不同步的问题。”汪宁渤说,以甘肃酒泉为例,风电场大多建于戈壁滩上,征地、拆迁、赔偿等阻碍不大,地方政府又大力支持,便捷地办理环保等审批后,就基本可以开始建设了。但送出线路走廊和变电所必须首先解决征地、拆迁、赔偿等方面的问题,电网建设前期手续相对复杂和困难。通常一座20万千瓦的风电场半年就完全可以建成投产,但配套接入和送出电网工程的建设则需要一年时间,即使风电场和电网同时开工建设,也会存在时间上不同步的问题。“现在的情况是,电网建设完全跟在风电开发后面跑。” 
       对此,蒙东电网一位负责人感触很深。“2012年年底,辖区内并网风电场达到72座,装机容量达到703万千瓦,占地区总装机的比例为33%;2012年风电累计发电量达102.48亿千瓦时,占蒙东地区发电量的13.87%,这些数字都超过了德国和西班牙。”蒙东电网对风电的消纳处于国内乃至世界领先水平,是当之无愧的绿色电网。然而,这里的风电装机增长速度远超负荷增长速度。2012年蒙东地区风电装机由2011年年底的567万千瓦增长至703万千瓦,同比增长了24%,但蒙东地区最大负荷仅由2011年的389万千瓦增长到403万千瓦。“在电网接纳能力趋于饱和的情况下,同比增长3.6%。蒙东地区仍被指为全国弃风最严重的地区之一,可见并非电网不积极,而应归咎于风电开发得如此盲目。”
  建言:加快特高压电网建设
  内蒙古辉腾锡勒大草原,汽车顺着绵延的公路行驶,放眼望去,远处的草地和山坡上,赫然出现一架架风车,高耸、挺拔,白色的桨叶在风中旋转,犹如旷野中、蓝天下一个巨大的游乐场。
  这是位于内蒙古乌兰察布的一处风电场,是我国“风电三峡”的一个缩影。
  张国宝始终为风电发展鼓与呼,主管能源行业11年、执掌国家能源局3年中,在风电领域的强势突破和以罕见的速度突发猛进,成为他耀眼的政绩。“风电三峡”,正是他首创的理念,在业界广为传播;而他一再强调的“建设大基地、融入大电网”,却在某种程度为人们所忽视和淡忘。他认为,“弃风、弃水现象的存在,就是因为输电线路建设滞后、外送通道不畅。一方面雾霾肆虐饱受诟病,另一方面清洁能源又大量弃用,实在是不应该。究其原因主要是特高压输电线路旷日持久争议久拖不决,至今电网规划没有出台,有电送不出来。当务之急应尽快审批蒙西锡林浩特至南京、甘肃酒泉外送特高压线路。”
  华北电力大学教授曾鸣建议,处于源头环节的规划工作应做足功课,“尤其是风电基地的开发规划,要做好对消纳市场的研究和配套电网规划的衔接,而这并不是一家电网企业之能事。”除规划外,风电场项目和电网相关配套项目也应尽量在同步核准。“为保证这一系列工作顺利开展,能源主管部门要在其中发挥积极协调作用。”
  中国能源建设集团有限公司副总经理张羡崇表示,由于我国风电主要集中在“三北”地区,光靠风电场所在地的省内负荷,效果非常有限。扩大风电的消纳范围是提高风电消纳能力的重要途径,风电的出力特性要求风电接入的电网具备大范围优化配置的能力。
  据了解,按照国家风电发展规划,到2020年全国风电装机达到2亿千瓦,预计有80%左右集中在远离负荷中心的“三北”地区。受市场规模、电源结构、跨区输电能力不足等因素制约,市场消纳问题已成为制约风电进一步发展的最大瓶颈。
  中国工程院院士薛禹胜认为,华北、华东、华中三大电网的电力负荷约占全国的三分之二,是接纳我国东北和西北风电的主要受端市场。三大电网的电源结构存在明显差异,华北和东北电网受供热机组比重较大影响,冬季调节能力相对较差;华中电网受季节性水电影响,夏季调节能力相对较差。因此,通过建设华北—华中—华东互联的大同步电网,可充分利用不同季节各类电源的相互补偿调节,在发挥错峰、降低峰谷差等联网效益的同时,可大幅提高系统消纳风电的能力。 
      华北电力大学曾鸣教授表示,当前应加快构建“三华”特高压同步电网,扩大“三北”地区风电消纳范围,从根本上实现风电规模化开发和有效利用。
  世界风能协会会长、中国可再生能源学会风能专业委员会理事长贺德馨同样认为,在风能资源丰富的地区,应采用高电压、远距离输送。除此之外,发展风电功率预测技术、规模化储能技术、电力系统运行实时调度和控制管理技术也十分必要。
  根据国家电网计划,“十二五”期间,“三华”地区(华北、华中、华东)特高压交流线路将建成“三纵三横一环网”;也将新建11条特高压直流线路,特高压交流和直流总投资将超过5000亿元。而到2020年将建成以“三华”地区为核心,联接我国各大区域电网和主要负荷中心的特高压骨干电网。据测算,1条特高压输电线路的输送容量是500千伏的4倍多,输送距离是500千伏的2倍。
  “三纵三横”的起点有五个是在煤电基地,这五个煤电基地基本上都是有风电的。所以,要通过这些特高压的通道,实现“风火打捆外送”。按照规划,“三纵三横”特高压电网建成之后,到2020年,可以把“三北”地区7000万千瓦风电送到“三华”地区。
  也有专家表示,除技术层面外,国家还应抓紧完善配套政策。比如出台风电基地配套跨省区消纳的电价机制,适当提高风电接网费用的补贴标准,对于大型风电基地送出工程,单独核定输电价格;比如建立健全用户侧峰谷电价政策,完善现行辅助服务管理办法,明确常规电源为新能源提供辅助服务的补偿标准等。
  各方专家的谏言已开始落地。联接我国各大区域电网和主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干电网建设已有眉目。记者从国家电网公司获悉,东纵的起点在内蒙古的锡盟,落点在南京,送电能力900万千瓦,工程前期工作已全部完成,具备核准条件;西纵起点在蒙西,落点在华中,送电能力1580万千瓦,已经申请开展前期工作;今年9月份将完成竣工验收、具备带电条件的哈密南—郑州±800千伏特高压直流输电工程,送出能力800万千瓦。
  风电救赎之力,来自反思,来自行动。“风电和电网之间形成了相互促进良性互动共同发展的新局面。风电发展无疑已经逐渐走上正轨,这个正轨源自业界对标准、技术的认同。科学发展、统筹规划是我们从风电大国走向风电强国的关键。”欧阳昌裕坦言,如今新能源和电网技术取得了重大突破,特高压技术也已经成熟,大规模开发新能源的条件已经具备,“风电第一大国的明天依然值得期待。” 


  


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