并网难题困扰风电利用
风电场在开发过程中取得了良好的效益,建成的风电场每年可为电网系统提供可观的电量,加快了地区能源电力结构调整,对于改善生态、保护环境,促进可持续发展起到推动作用。风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。据统计,在“十一五”期间,我国风电装机年均增长86%,“十二五”以来年均增长仍高达30%,但电网接纳风电能力却远远滞后。据国家能源局数据显示,2012年,全国弃风电约200亿度,是2011年的两倍,无形损失100亿元以上。这番数字一经公布,引发了不少业内人士的微博“吐槽”:“一边是遍及大江南北、挥之不去的雾霾,一边是超过200亿度的弃风限电,等于去年有6700辆满载煤炭的火车开进茫茫大海。”
在低碳发展、绿色发展的需求和环境保护呼声日益高涨的关头,作为清洁能源的风电为何还被大规模弃用?
中国气象局风能太阳能资源中心副主任杨振斌说:“风电具有随机性、间歇性、波动性特点,而电网的安全稳定运行要求电源稳定、可控。一旦天气在较短的时间内由大风转为小风、甚至静风,而其他的电源又无法在相应的时间内补充上来,就给电网稳定运行带来困难,影响电力系统的安全性。”
有风电行业人士将风电比作任性的孩子,“需要它发电时,可能一下没风了。不需要那么多时,刮得起劲”。如果风机无法承受系统电压的波动,或是电网发生了故障,就容易导致脱网。脱网则会威胁整个电网的安全,甚至可能造成电网瘫痪。所以,目前并网和消纳难的问题成为风电发展的主要制约因素。
据杨振斌介绍,在一些风能资源发达的偏远地区,如内蒙古、新疆的草原戈壁上,地广人稀,用电量并不大。如果电网没有完备,风电场发了电送不出来,所发的电也就用不完。“风力发电有波动性,需要强大的电网支撑。”他说。
而在云南,由于水电发达,电网企业已经在全省绝大部分地区普遍布设电网,风电上网并不困难。
云南省一直是以水力发电为主,但大部分电站为径流式电站,枯水期发电量少。而枯水期刚好是云南的大风季节,将风能资源利用起来,通过风电补充枯水期电能,使风电和水电构成有机的供电互补体系,对经济发展、保护环境具有重要的作用。
云南省气候中心应用开发科科长范立新说:“云南在干季降水稀少,风能充足,雨季降水多,水电发电量巨大,风电和水电之间就可以形成互补。从技术的角度来看,需要把水电和风电互补的时间和发电量计算出来,以供电网公司进行整体调度。电网公司统筹安排,在有条件的地区,在干季时以风力为主,在雨季时让风电场限电,保证水电。”
专家的共同观点是,风力发电在中国还在起步阶段,在全国发电总量中占的比重还很小,不过由于社会发展,电力需求越来越大,根本不存在发电量过剩的问题。
发展可再生的清洁能源,是国家“十二五”规划的重要内容。因此,为了更加合理地发展风电这种清洁能源,合理调度风电并网是重要问题。
解析风功率预报之难
为了保障电网的安全稳定运行,开展针对风电场、风电场群和电网的风电功率预测,进而对风电功率变化趋势进行预测,通过风电的可预测性,提高风电的电能品质。在这样的需求下,风功率预报应运而生。
早在2011年国家能源局便下发通知,明确要求各风场开展功率预测,根据预测情况进行风电的有效调控及并网消纳。这给大规模的风电并网提供了技术支撑,是风电发展的助推剂。
风功率密度是指在单位面积、单位时间上通过的能量是多少,蕴含着风速分布和空气密度的影响,是风场风能资源的综合指标。
“风电功率预测系统对精细化程度和准确率要求很高。”杨振斌说,风电场每5分钟需更新一次未来4小时的风电功率预报,每天更新一次或两次未来24小时的风电功率预报。目前风功率预报仍是一个难题。 杨振斌说,目前,我国缺少统筹的、一体化的风电功率观测网络。数值预报是风电预报的基础,数值预报水平会在一定程度上影响风电预报效果。
风的预报,在气象预报中就是有一定挑战性的,不可能做到100%准确。”他说。
风是一种大自然赐予的神奇力量,向哪个方向吹,何时吹、何时停,都无法人为控制。但是在同一地区,风的规律是有迹可循的。据范立新介绍,通过总结规律,使用气象技术手段可以预测预报出风能,以便使风电在并网过程中,调度更加合理、入网送电更稳定。