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風電發展目的與發展思路

2012-01-13 08:19:57 中國風力發電信息網

近年來,我國風電發展迅猛,目前風電裝機超過4000萬千瓦,居全球第一,風電裝備產業也取得長足進步,技術水平逐步趕超世界先進。在風電發展取得了舉世矚目成績的同時,我們也要看到風電發展過程中依然存在諸如布局不合理、電量消納困難、經濟效益下滑、風電補貼額快速上升等問題。

近年以來,有關主管部門積極研究制定包括風電發展在內的新能源發展規劃,印發了規范分散式風電發展指導意見等。筆者以為,為推動風電發展方式轉變,促進風電產業健康可持續發展,還必須認真研究、定量分析風電發展相關重大問題,以便得出科學可信的結論,支撐政府決策和產業發展。

一、關于風電發展目的與發展思路

我國風電步入發展快車道已經五、六年時間,現在來談發展思路問題似乎有些過時。可事實上,要想轉變風電發展方式、實現風電優化發展,一定要從理清思路入手。

首先是風電發展的目的。我國發展風電的目的,歸納一下主要應該有這幾點:一是保障能源供應;二是做好技術及產業儲備,應對未來可能的化石能源短缺;三是減少排放,保障15%承諾(指我國政府做出的2020年非化石能源比重達到15%的承諾)的實現。前些天,讀到王駿先生《新能源發展探討》文章,文中提到了風電密度低、成本高、不穩定等幾個特性,筆者深以為然。從風電自身特性和發展風電目的看,目的一、二在現階段都是次要的,從保障能源供應看,假定2020年能夠建成2億千瓦風電,每年供應一次能源占比不過2%~3%,即便風電完全不發電其他形式的能源也可以補充;從技術和產業儲備看,每年有一兩百萬千瓦的新建規模就能夠維持重點企業發展,因此現階段發展風電的主要應聚焦在減少排放、保障15%承諾的實現上。

目前,我國核電與水電成本低于風電,風電發展需要通過電價附加補貼來支撐,所以要認清發展風電是需要付出額外成本的客觀現實,把核電、水電作為保障15%承諾而優先發展的電源形式。發展風電以完成15%承諾為目標,為核電、水電做好補充。如果為發展風電而發展風電,任由企業盲目圈占資源,過度追求開放規模,就會虛增電價附加,加重用戶負擔,提高整個經濟社會發展成本,得不償失。

根據中電聯完成的電力工業“十二五”發展規劃研究報告,2015年、2020年風電裝機達到1億千瓦、1.8億千瓦即可支撐15%承諾實現,建議政府主管部門按此目標制定風電發展規劃,優化風電布局,同時適當調整補貼政策,促進規劃落實,防止無序發展。

二、關于全額收購與適度棄風

隨著我國西部、北部大型風電基地集中規模化開發,基地風電場棄風的比重不斷增加,東北、內蒙等地區的風電場幾乎全部都存在棄風現象,最嚴重的風場棄風接近理論發電量的20%。

從系統角度看,風電棄風主要是兩方面原因造成的:一是送出通道容量不足引起棄風,考慮風電機組發電同時率因素,風電外送通道容量一般都低于地區風電裝機總量,在所有風電機組均滿發情況下,就會出現通道容量不足而造成的棄風,但這種情況出現概率很小,并不是大量棄風的主要原因;二是系統調峰不足造成棄風,風電出力是由來風的大小決定的,具有隨機性和不可控性,東北和華北地區電源以煤電為主,本來調峰能力有限,冬季受供熱影響,系統調峰能力更是嚴重不足,若是在負荷低估時段風電大發,就必須棄風以保障系統安全,這是目前造成風電基地棄風的主要原因。[page]

為了減少調峰引起的棄風現象,增加調峰電源(主要是抽水蓄能電站),提高系統調峰能力是技術上有效的手段。假設在建設風電的同時,不配置調峰電源,不提高系統調峰能力,那么風電機組將出現大量棄風,而如果為了實現既定的風電上網電量的目標,就必須進一步增加風電建設規模,將增加整個系統的建設投資和運營成本;假設在建設風電的同時,配置大量的抽水蓄能機組,一方面固然減少甚至消除了風電棄風現象,但另一方面抽水蓄能電站的建設運行也需要成本投入。因此,風電究竟應不應該棄風?風電應配套建設多大比例的蓄能機組?最佳的棄風比例是多少?這些都是需要深入研究、定量分析后才能夠回答的問題。

為了開展研究,筆者構建了簡化模型,主要包括:假定系統為純火電系統,配置必要的調峰電源,在沒有風電接入前,基本達到調峰平衡,同時,待接入的風電比重不超過系統最大負荷的20%。發展風電的目的主要是獲取清潔的能源,因此對模型開展研究的邊界條件是系統接納固定的風電上網電量,同時整個系統成本最低(等價于單位風電上網成本最低)。

根據以上簡化模型,并參照系統負荷特性、風電出力特性等基礎數據,對風電機組不配套蓄能機組、配套10%、20%,直到50%風電機組等多種方案進行了模擬和計算分析。結果表明,當配套抽水蓄能占風電比重10%-20%左右,風電棄風約5%-10%,此時單位千瓦風電上網成本最小,在接納同樣風電上網電量的條件下,整個系統成本最低。

通過模型的理論分析,我們認識到,追求風電百分之百消納是不經濟的,為了達成相同的風電上網電量的目標,在系統調峰不足的情況下,可以適度棄風,這樣才會使全系統成本最低。

三、關于大基地集中布局與低風速地區布局

風電大基地布局具有資源條件好、用地成本低、易于連片規模開發和集中管理等優勢,過去幾年中,我國風電發展主要集中在“三北”地區資源條件好的大型風電基地布局發展,如內蒙地區風電裝機超過800萬千瓦,河西地區風電超過500萬千瓦。在大基地布局發展到一定階段后,問題也隨著而來,最主要的就是風電的送出與消納問題。受此影響,大基地風電棄風比重逐年增加,經營效益不斷下滑。

鑒于大基地布局發展中遇到的問題,大家把目光投向了低風速地區。據相關統計,我國可利用的低風速資源面積約占風能資源區的68%,且大多數接近電網負荷的受端地區,2011年國家批準納入核準計劃的2000多萬千瓦風電項目中,有約一半屬于低風速地區風電項目。

那么,從國家和全社會層面上,究竟是優先發展大基地集中布局還是加快低風速地區布局?在完成1億、1.8億規劃目標中,大基地和低風速地區的合理比重是多少?要回答這些問題,就必須建立一套分析評價的準則,開展大量的測量、統計,并依據優化理論進行深入計算分析。由于全面細致的資料目前無法取得,筆者僅以個別案例予以說明,供全面分析時借鑒。

關于評價準則。評價不同風電發展方式時,首先要保證各方案下被電力系統吸納的風電電量相同;其次,方案優劣的判別,就是看在滿足以上要求的情況下,哪個方案系統的成本低,就是好方案,成本高,就是差方案。

關于大基地方案。作為算例,假定一個基地風電項目位于內蒙,單位造價7000元,理論年發電小時2600,棄風比重10%,當地煤價450元/噸標準煤,火電煤耗330克/千瓦時。[page]

關于低風速地區方案。假定一個項目位于安徽,單位造價7350元(考慮風機成本、運輸和安裝成本的差異情況,比大基地高約5%),理論年發電小時1800,棄風比重為0,當地煤價1000元/噸標準煤,火電煤耗320克/千瓦時。

關于方案評價。經測算,在不考慮稅收、CDM和環境外部成本的條件下,大基地風電實際利用的發電小時為2340小時,上網成本為0.45元/千瓦時,低風速地區為0.6元/千瓦時;由于風電發電的隨機性和不確定性,基本不考慮風電的替代裝機效益,因此風電1千瓦時上網電量帶來的系統成本節約為當地1千瓦時火電燃煤成本,其中大基地為0.15元/千瓦時,低風速地區為0.32元/千瓦時;因此,大基地項目1千瓦時風電上網所需的系統總成本為0.45-0.15=0.3元/千瓦時,低風速地區項目1千瓦時風電上網所需的系統總成本為0.60-0.32=0.28元/千瓦時。因此可以認為,在上述邊界條件下,發展低風速地區風電優于大基地風電。

四、關于發展內陸風電與發展海上風電

在陸上風電大規模發展的同時,我國企業也積極開展了海上風電的探索。截止目前,已經建成江蘇如東潮間帶風電場(3.2萬千瓦)和上海東海大橋近海風電場(10萬千瓦),同時還有10多個潮間帶和近海風電項目核準在建,使我國成為歐洲國家以外海上風電發展步伐最快的國家。同時,我們也要清醒地認識到,現階段海上風電發展面臨很多復雜的困難和問題,比如風電場施工難度大、設備質量不高、風電場造價高經濟性差、缺乏與近海及海洋利用規劃協調等。筆者認為,上述問題中,最核心、最應該引起重視的是造價高、經濟性差的問題,這個問題將直接影響我國風電發展的總體布局。

經初步了解,江蘇已建和在建的潮間帶風電場單位千瓦投資在17000萬元,年發電小時數2000-2300小時,上海東海大橋和一些在建的近海風電場單位千瓦投資在22000萬元,年發電小時數約2300小時,這些海上風電的合理上網電價均應在1.2元/千瓦時以上(合理上網電價指能夠覆蓋成本,并獲得合理投資收益的電價水平)。

我國“三北”地區風電資源豐富,可開發規模達數億千瓦,目前整體開發率還很低,既然海上風電成本高昂,而沿海地區又需要清潔能源,是否應考慮將“三北”風電輸送到東部沿海?

通過簡單分析就可以發現,我國“三北”風電基地風電造價7000元/千瓦,發電小時2500~3000小時,風電合理上網電價僅0.5~0.6元/千瓦時;從“三北”到華東負荷中心的輸電距離在1500~2500公里之間(呼和浩特~上海1500公里、酒泉~南通2500公里),以我國現已建成的向家壩~上海特高壓直流為例,工程輸電距離約2000公里,輸送容量640萬千瓦,總投資230億元,折算單位投資為3600元/千瓦,輸電價格0.15元/千瓦時(利用小時4500小時,若利用小時2500小時則輸電價為0.27元/千瓦時)。綜合以上數據可以看到,將“三北”基地風電通過特高壓直流工程輸送到華東沿海,風電加上輸電工程總造價僅10600元/千瓦時,遠遠低于海上風電單位造價;送電下網電價在0.7~0.9元之間,同樣低于海上風電合理電價。若考慮在具備條件的送端風火打捆,則輸電工程的利用率將大大提高,輸電成本進一步下降,送電競爭力進一步提高。因此,在海上風電技術取得突破、建設成本大幅度下降之前,應優先開發風資源條件好、建設成本低的陸上風電,通過先進輸電技術輸送到沿海負荷中心,替代大規模海上風電開發。

習近平同志在《談談調查研究》的講話中明確提出,調查研究不僅是一種工作方法,而且是關系黨和人民事業得失成敗的大問題。針對以上風電發展的觀點,筆者在現階段的分析中,對很多邊界條件進行了簡化,一些結論難免偏頗。為轉變我國風電發展方式,推動風電科學健康發展,需要在總結過去經驗和教訓的基礎上,認真貫徹落實習近平同志講話精神,進一步深入調查問題,細致分析研究。建議相關主管部門直接牽頭組織,就相關重大問題,開展深入調研,針對具體地區、具體點位,進行更深入細致的計算和分析,并提出系統全面的研究報告,支撐我國風電發展政策的調整和優化。
 




責任編輯: 中國能源網

標簽:風電 風電裝備 風電發展