在甘肅省河西走廊廣大的戈壁灘上,風大是這里最顯著的特征之一。當地民諺稱“地上不長草,風吹石頭跑”、“一年一場風,從春刮到冬”。因風力資源豐富,甘肅省成為中國風電發展的風向標。
圖為去年10月,技術人員對安徽省首座大型風電場——安徽龍源風力發電場B11號風機輸電線路進行檢修。 宋衛星 攝
然而在去年,這個風向標卻有了“回擺”。根據中國可再生能源研究會風能專業委員會(以下簡稱“風能專委會”)前段時間公布的數據顯示,2011年我國因棄風損失風電電量約100億千瓦時,創歷史新高。而在風能專委會進行調查的10個省份中,甘肅省棄風限電比例最高,達到25.25%。
針對風電棄風限電現象嚴重,國家能源局迅速發出文件,要求各省(區市)發改委嚴格執行風電項目核準計劃,對于風電棄風超過20%的地區,原則上不得安排新的風電建設項目。
與太陽能發電、水電、生物質發電等相比,風電是最清潔的能源。風起之時,即為電力噴涌而出之際。風電有著先天優勢,為何還會發生棄風失電現象?豐富低廉的風能為何會白白遭受損失。
我國風電產業發展迅猛 “跑馬圈風”隱藏幾多隱憂
在全球能源日益緊缺的大背景下,風能、太陽能、核能等可再生能源日益成為各國電力系統的新寵。由于風能本身清潔、無污染,加之風力發電技術成本較低、安全系數較高,相比而言,風能在眾多可再生能源中受到了格外關注。
我國發展風電的步伐起始于上世紀八十年代。雖然起步較晚,但發展速度并不慢。尤其是進入本世紀以來,隨著我國能源供需矛盾進一步突出,更是推動了風電的大力發展。
隨著國家《可再生能源法》等相關法律、法規的出臺,以及在電價優惠及稅收補貼等政策扶持下,我國風電企業的數量與規模、裝機容量與發電量均出現了較大增長,“十一五”期間更是出現了爆炸式的翻番擴張。
在接受記者采訪時,風能專委會副理事長施鵬飛先生提供了這樣一組數字:截至“十一五”末,我國風電累計吊裝容量已經從2000年年底的35.1萬千瓦猛增到4473萬千瓦,居世界第一。
憑借著“十一五”期間年均100%的增速,中國已成為全球風電裝機容量增速最快、新增裝機容量最多的國家。同時,中國風電占世界風電市場份額也從2005年的2%增加到2010年底的23%,排名從世界第九上升到第一,成為不折不扣的風電大國。
然而,在這些看起來令人振奮的數字背后,卻隱藏著風電企業大干快上不健康發展方式所帶來的隱憂。
據一位從事風電場建設的業內人士透露,由于風力發電可享受政府可再生能源發電的電價優惠政策,且投資風電市場門檻較低、收回成本較快,因而引來不少企業紛紛“跑馬圈風”,造成一些地區風電供需失衡、消納困難。
這位業內人士還告訴記者,由于此前5萬千瓦以下風電項目可由當地政府直接審批,一些地方政府便大力鼓勵開發這類小風電項目,以提高當地可再生能源占一次能源的消費比重。
“這種不考慮當地實際情況、為建而建的做法,十分不利于風電產業的長期健康發展。”這位業內人士如此評論
“十二五”開局之年,疾速追風的風電企業不得不面臨利潤縮水的窘境。2011年,我國風電累計吊裝容量6236萬千瓦,而累計運營容量僅為4505萬千瓦,兩者相差1700萬千瓦,已裝機組長時間無法獲益。
與此同時,高速增長時期積累下的一些弊病也開始暴露。去年2月~4月,由于風機設備質量參差不齊、電網接入把關不嚴及風場管理與運行安全監管不到位等因素,甘肅省酒泉及瓜州、河北省張家口等地連續發生多起風電機組大規模脫網事故,造成大量風電損失。
利潤下滑、事故頻發也影響了風力發電對整個電力系統的貢獻度。風能專委會提供的數據顯示,2011年,中國風電裝機容量僅占全國電力裝機容量的3%,發電量也只有2%,嚴重滯后于丹麥、德國等風電強國的水平。[page]
棄風限電背后 存在三大不足
根據風能專委會提供的數據顯示,包括內蒙古、吉林、甘肅等省在內的10個棄風較多省區的584個風電場平均棄風率達15%,直接經濟損失近百億元。
“北方個別風資源豐富的地區棄風率可能更高,在20%~30%之間。”施鵬飛告訴記者。據了解,除了甘肅省棄風限電比例達到25.25%之外,內蒙古和吉林棄風限電比例分別達到23.1%和21.02%。
嚴重的棄風問題引起了政府相關層面的關注。去年8月,國家能源局印發《風電開發建設管理暫行辦法》指出,在風能資源豐富的“三北”(東北、華北、西北)地區,大量棄風問題已成為制約風電發展的重要因素,要求對于風電棄風率超過20%的地區,原則上不得安排新的風電項目建設。
同時,國家能源局收回了地方政府之前所擁有的對5萬千瓦以下風電項目的審批權,開始收緊風電項目建設的年度開發計劃。
今年2月,國家能源局以特急文件的形式下發了《關于規范風電開發建設管理有關要求的通知》,再次強調清理計劃外項目,嚴控風電新上馬項目。
“這些文件雖然顯示了國家對于嚴格規范風電發展的決心,但限批并不能解決根本問題。”國網能源研究院副總經濟師兼能源戰略與規劃研究所所長白建華在接受記者采訪時便指出,對于棄風問題,需要用發展的眼光從全局的高度來“統籌規劃、系統分析、協同解決”。
白建華認為,當前制約風電發展的問題涉及政策、技術、經濟、管理等多個層面,政府、風電企業、電網企業等相關各方都需要參與問題的排查與解決。
首先,我國在風電開發方面缺乏較為統一的提前規劃。
白建華告訴記者,在風電發展方面,我國存在著重資源開發輕市場消納的現象,“在鼓勵大規模風電開發的同時,既沒有做好前期的市場配置研究,也沒有兼顧電力系統對風電的承受與接納水平。”
由于“十一五”風電發展實在太過迅速,2015年的風電裝機目標經歷了多次調整,先后從最初的6千萬千瓦調高到8千萬千瓦、9千萬千瓦,直至如今的1億千瓦。
“這實際上是一種質量被速度牽著走的本末倒置的發展順序,正確的做法應該是先做好前期市場及電網的相關研究。根據研究結果,再制定科學合理的近期及中長期風電發展目標和相應的電網建設發展規劃,繼而嚴格遵照規劃進行項目審批。”白建華評價道。
其次,在風電并網方面欠缺科學統一的技術標準和強制執行制度。
白建華說,2006年頒布實施的《可再生能源法》為促進清潔能源發展,規定電網企業必須全額收購風電,但目前的電網現狀不可能做到全額收購。為此,2010年4月起實施的《可再生能源法(修正案)》將“全額收購”改為了“全額保障性收購”,要求對“符合條件”的可再生能源發電企業,應全額收購其“合乎條件的”上網電量。
然而,到《可再生能源法(修正案)》出臺時,對于何為“符合條件”的上網電量,并沒有一個明確的標準。
“我國此前采用的風電場接入技術標準主要針對的是小型風電場,且不具備強制力。加上風電發電設備并網監測和認證環節較松,給電網安全穩定運行帶來了隱患。因此事故頻發也是造成去年并網機組棄風嚴重的重要原因之一。”白建華說。
值得注意的是,國家能源局去年在完善風電技術標準方面已經開始有所動作。“大型風電場并網設計技術規范”等風電產業發展急需的18項重要技術標準已于去年11月1日起實施,對風電場接入系統設計、風電場及風電機組技術條件做出了明確規定。
于今年6月起實施的風電并網新國標還增加了對風電場低電壓穿越能力的規定。所謂“低電壓穿越”,是指當電網出現故障,使風電場并網點的電壓降低到一定數值的情況下,風機能夠做到不脫離電網而繼續運行,從而可以在故障消除之后恢復正常運行,同時也在一定程度上減少了對電網的沖擊。
增加這項技術指標在一定程度上提高了風電并網的標準,減少了因技術不過關造成風電脫網的可能性。但業內專家認為,技術標準能否得到嚴格參照執行才是關鍵,畢竟配套的監管、執行制度還沒有跟上。
第三,電網建設與風電場建設不同步。
白建華告訴記者,風電項目前期工作流程相對簡單,核準進度快,建設周期短;而電網接入系統核準程序復雜,影響因素多,協調工作難度大,工程的建設周期也較長。因此,很多地方的電網建設跟不上風電發展的步伐。
從項目審批程序上看,風電項目與電網項目存在嚴重脫節現象。在發電項目接入電網方面,存在部分地區發電項目規劃建設與接網工程規劃建設不協調、發電工程與配套電網工程核準及建設周期不匹配等問題。
為此,白建華建議,風電場開工建設時,要使電網項目同時跟進。同時做好二者的規劃工作,創新審批程序,把握好施工進度,做到步調一致,協調統一。[page]
缺乏強大外送輸電網絡 電力系統“吃不消”導致棄風
雖然與其它可再生能源發電相比,風力具有諸多優勢,但風力資源本身的不確定性及波動性也給電網穩定運行帶來了困難。
中國能源網首席信息官韓曉平在接受記者采訪時指出,風力資源具有間歇性和隨機性,甚至經常與人們的用電習慣背道而馳。例如內蒙古地區夜間風大,但夜間電網負荷很小,如果風機滿額發電,電量根本無法得到消納,只能棄風;又如北方地區風力資源最好的時期,又恰恰是當地供暖供熱緊張時期,為了滿足冬天取暖需求,只能在燃煤供熱的同時用大量煤電替換下風電。
另外,風力資源的不確定性也造成了風電出力的波動性,可預測性差。由于電力系統要實現供電與用電電量的實時平衡,而風力所發電力又無法儲存,因而風電在調峰能力上表現較差,需要其它電源提供備用和調峰服務。
我國目前的電源結構還是以煤電為主,而在煤電裝機中供熱機組所占比重較大,因而煤電電源的調峰能力十分有限。在為風電提供靈活電源方面,韓曉平比較看好氣電,“燃氣發電機組啟動迅速、調節較為靈活,可作為旋轉備用和調峰機組的良好選擇之一。”
白建華也表示,我國風電要實現可持續健康發展,靈活的調峰電源建設必須跟上。
“在提高現有機組調峰能力的基礎上,未來必須做好可支持風電發展的靈活調峰電源規劃建設研究。為適應風電的快速發展,在發展大容量、高效率的燃煤機組及調節性能較好的大型水電基地建設之外,適度發展調節性能好的抽水蓄能及燃氣機組。”
據了解,風電強國西班牙的風力發電量占總電量的16%,其電源結構中,燃油燃氣及抽水蓄能機組等靈活調節電源所占比例達到了34.3%。“因此,我國也需加快優化電源結構,提高各類靈活調節電源的補充。”白建華說。
風力資源自身的一些特點給風電并網及電力系統穩定運行帶來了一定困難。但白建華指出,棄風問題的本質在于“電力系統對風電的消納能力問題”。
白建華強調,首先要弄清楚“風電消納”的概念,“風電并網后,不是電網在消納風電,而是整個電力系統在消納風電。”
電力系統是由電源、用戶和電網構成的。電源包括火電、水電等常規電源,也包括風電等可再生能源,其作用是發電;電網負責將電源發出的電力傳輸給電能的消費者即電力用戶,電網起到電能的傳輸及市場配置的作用,除少量網損外電網本身并不消耗電能。
由于各地的用電情況不一,不同地區風電消費者的需求也就各有差異,因而有的地區會出現電力系統“吃不消”的情況。
白建華以“三北”地區為例向記者說明,“‘三北’地區電力系統負荷小,消納能力較弱,但這一地區風能資源豐富,是風電開發的集中區域,風電肯定無法全部就地消納,如果沒有強大的外送輸電網絡,過多開發的風電必然白白浪費掉。”
中國在風電發展之初就提出了“大規模、集中”的發展方式,并在哈密、酒泉、蒙西、河北、蒙東、吉林、山東和江蘇沿海規劃建設了八大千萬千瓦級風電基地。而由于前期對當地的用電需求研究不夠,這些大基地的風電發電量本地消納情況都出現了不同程度的問題,加之外送通道建設沒有跟上,棄風問題隨之愈演愈烈。
歐洲等國的電網互聯經驗為我國提供了很好的借鑒。丹麥電網與挪威和瑞典等國通過14條聯絡線實現互聯,設計容量超過500萬千瓦,風電消納通過大容量的跨國輸送通道在歐洲各國得到了有力支持。當丹麥風電發電量超出其用電所需,多余電力輸送到挪威和瑞典,當無風的時候,挪威等國豐富的水電資源則發揮了“蓄電池”作用,將水電輸送到丹麥。通過共享大電網范圍內的靈活資源,歐洲各國都有效提高了本地風電開發水平和風電消納能力。
反觀我國,我國大部分風電基地所在電力系統規模小,風電消納能力不足。對此,白建華指出,未來必須通過加快遠距離、大容量、跨區域外送通道建設,擴大風電消納市場,實現風電的高效利用。例如,新疆、甘肅、內蒙等省區風電除了在當地電網內消納外,需要大規模向發達地區電網輸送。通過建立良好的跨區、跨省互動,最大程度地消納風電、減少棄風。[page]
“十二五”風電如何回歸理性
需從國家層面進行統籌規劃
經過了“十一五”時期的高速增長,風電產業在去年的艱難運營讓業內人士開始冷靜反思未來如何實現風電的可持續健康發展。許多業內專家呼吁,“十二五”風電急需回歸理性。
在具體發展思路方面,一些專家建議引導我國風電產業從“集中式發展”向“集中與分散發展并重”的模式轉變。在集中式大規模風電基地建設的同時,因地制宜開發中小型風電場,支持風電機組在配電網分散接入,實現電力就地消納;同時積極開展海上風電開發的技術研發,拓展海上風電項目發展,形成陸地與海上并舉的風電發展版圖。
業內專家強調,在創新風電發展模式的過程中,要同時加強風機設備制造業、發電企業的技術創新與研究,為風電可持續發展提供強有力的技術支撐
即便如此,所有的發展路徑還要統一到國家層面的完整規劃中。
施鵬飛認為,為風電發展制定統籌協調的完整規劃是“十二五”風電回歸理性的首要條件,包括開發建設布局、技術裝備、產業體系等各個方面,要重點做好風電規劃與電網規劃的協調。規劃還應具備對項目建設的調控能力,并明確到年度和區域布局。未納入規劃和年度開發方案的項目不能享受國家價格和財政補貼。
在制度保障方面,施鵬飛建議建立可再生能源發展目標考核制度,納入地方政府的國民經濟和社會發展規劃。大型能源生產和消費企業要承擔發展可再生能源的社會責任,國家能源主管部門建立責任考核與信息披露制度。實施可再生能源電力配額制度,制定電網企業年度收購非水電可再生能源電量額度;規定大型發電企業投資可再生能源發電項目比例;提出各省可再生能源發電量的指標;建立可再生能源電力配額考核與交易制度;完善可再生能源價格和稅收政策。
進入新世紀以來,我國風電發展加速,但與此同時,一些風電發展較快的地區風電并網的問題凸顯,部分風電場由于限制出力而棄風的現象頻頻發生
近年來,國內組織了很多次國外風電考察團,學習國外風電發展的經驗。由于目的是學習國外經驗,大家更多關注的是丹麥風電發電量占本國電力消費總量的比重超過了20%,西班牙建立了可再生能源控制中心,美國2030年風電發電量占國內用電量的比重將達到20%等等。但很少有人關注國外風電場限電和棄風的問題。
國外有沒有棄風現象?2009年底,美國能源部下屬的國家可再生能源實驗室(NREL)發布一份名為《風電棄風案例研究》的調查報告。報告指出,除中國外,目前世界風電累計裝機容量排前三位的風電大國(美國、德國、西班牙)以及風電占本國電能消費總量比例最高的國家(丹麥、西班牙、德國)均存在不同程度的棄風。而且在美國、德國的一些地區,棄風是風電并網的前提,棄風相關條款納入并網協議或購電合同。
棄風現象在風電大國普遍存在,表明出現限電棄風有其普遍性的客觀原因。從全球范圍來看,共同的原因主要有3個:一是由于近年風電發展速度過快,許多地區電網投資建設跟不上風電發展的步伐;二是風電項目建設工期和電網工程建設工期不匹配;三是風電出力特性不同于常規電源,其隨機性、波動性的特點導致難免出現限電棄風。
風電在我國剛剛進入規模化發展初期,近年出現的較為嚴重的棄風限電現象既有普遍性的原因,也有我國的一些特殊原因。主要表現有兩點:一是從項目審批程序上看,我國風電項目與電網項目審批脫節;二是從擴大風電消納范圍來看,風電基地消納方向不明確,風電開發規劃與電網規劃不協調。
衡量一個國家風電利用水平的高低不是棄風限電的絕對數量,而是風電利用比例(即風電發電量占國內用電量的比重)。適度棄風,并不意味著可以隨意棄風,更不意味著降低風電的利用水平。丹麥也存在棄風限電,2009年西班牙限電棄風電量也很可觀,但并不影響丹麥和西班牙成為世界風電利用比例最高的國家
科學認識風電的特性,科學認識棄風,最終目的是要利用好風電,減少棄風,最大限度提高風電利用比例。
當前要減少我國風電限電棄風,首先要提高風電規劃運行管理的水平,包括加強風電規劃與電網規劃的協調、項目審批的協調,加強風功率預測,將風電納入年度方式統籌,納入月度和日前平衡等。
其次要擴大風電消納范圍,加強跨區跨省電網互聯,風電基地要明確風電消納市場,明確配套電網送出方案。
三是要充分利用經濟激勵機制,制定靈活低谷電價。一些風電大國為了減少棄風,甚至采取了低谷風電負電價交易制度,降低低谷風電電價也是減少低谷風電棄風的最有效的途徑之一。
責任編輯: 中國能源網