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全球接入風電規模最大的電網如何捕風掣電

2012-09-07 12:56:27 能源評論

泱泱大風,起于西北、華北、東北,起于沿海、內陸,終于在2012年給中國帶來“風之國度”的美名:截至6月,中國取代美國成為世界第一風電大國,并網風電達5258萬千瓦。國家電網經營范圍內并網風電達5026萬千瓦,2006年以來實現87.4%的年均增長率,成為全球接入風電規模最大、增長速度最快的電網。

這一發展歷程,伴隨著國家電網公司建設跨區電網,建成全球各國中最大電網的步伐。當大規模風電“并網難,消納難”的難題漸被熱議時,國家電網正在求解全局之道:“先省內、后區域、再全國”,以“三華”(華北、華東、華中)承接“三北”(西北、東北、華北)。這樣的大手筆是基于國家資源逆向分布的現實,更是基于一個負責任的央企對國家新能源戰略的全力推動。

考慮到風電資源的特殊性質,從風電發展的客觀規律而言,要讓這些亙古大風,變成都市鄉村大規模使用的穩定電能,需要大量“基礎設施”,需要打通關鍵技術和經濟環節。并網消納、運行管理、標準建設、技術創新都需要同步開展,統一銜接。

然而,在我國向來“大干快上”的思維慣性下,要理解并做到這一點,卻并不容易,需要付出更多的時間與沉痛的代價。

在國家電網公司8月15日召開的“促進風電等新能源發展新聞發布會”上,國家電網公司副總經理舒印彪充滿感慨:“很不容易,經過多年不斷的磨合,不斷的協調,風電和電網之間終于有了共同語言,形成了相互促進、良性互動、共同發展的新局面。”  

“網事”全力要隨風

我國風電用5年走過了美、歐的15年,“并網難”的真實情況是——我國各級政府核準的風電項目已全部及時并網,國家電網加快建設的并網線路的長度,相當于兩個長征。

我國風電并網程度,究竟是高還是低?

數據說話。2011年國家電網調度范圍風電年發電量達到706億千瓦時,較2006年增長了28.2倍,年均增長96%。來自“國家電網公司促進風電等新能源發展新聞發布會”的數據顯示,2006年至2011年,風電年平均利用小時數為1992小時,2010年達到2095小時,與歐美大體相當。

蒙東、蒙西、甘肅、冀北4個地區風電裝機超過500萬千瓦,占當地總裝機比重分別達到22%、21%、20%、26%,風電年發電量占用電量比例分別達到40%、12%、11%、9%,與丹麥、德國、西班牙水平相當。

依靠大電網,蒙東、蒙西、甘肅和冀北風電日發電量占用電量的比例最高分別達到72%、28%、26%、20%,與丹麥、西班牙相當。

也就是說,無論是團體賽(蒙東、蒙西、甘肅、冀北4個地區裝機比重),還是單項賽(風電日發電量占用電量比例),我國大電網運行大風電的成績已處于世界領先水平。

成績的背后是,我國用5年時間走過了美國、歐洲15年的風電發展歷程,實現了風電從200萬到5000萬千瓦的跨越。

無須諱言,風電并網受制于客觀因素。

在國家電網公司發展策劃部副主任張正陵看來,所謂“并網難”主要是因為風電規劃與電網規劃銜接不夠。我國風能資源大多集中在經濟欠發達地區,“大規模的風電在當地難以消納,需要我們逐步升壓,高電壓遠距離外送。因此,風電的規劃和電網的規劃協調配合,非常重要。”

這些年,地方政府發展風電熱情高漲,很多風電場開發商為了直接通過省級核準,把整裝風電場全部拆分成4.95萬千瓦及以下,在客觀上加劇了風電與電網規劃不銜接不匹配的局面。

此外,銜接不夠更多體現在參與各方彼此的不了解,用舒印彪的話來說,“在一開始的時候,風機制造是制造商的事,開發是開發商的事,建設是建設者的事,建起來要接入電網是電網的事,各個環節彼此溝通不足,也沒有統一的標準和技術要求,甚至連電網對風機的制造要求也落實不下去。當然風電對電網的要求只是你給我接、給我消納……”

一般來說,一個風電場半年就可以建起來,一個220千伏的線路則要一年以上才能建成。即便如此,國家電網仍以最快的速度建設風電并網線路,2006年以來,累計投資風電并網工程458億元,建成風電并網線路2.53萬千米,新(擴)建變電站420座,保障了各級政府核準的風電項目全部及時并網。[page]

風電消納有多難?

如果沒有“三華”電網,“三北”窩風將注定無解。從哈密到鄭州,從新疆到西北主網……國家電網千億投資跨省跨區輸電,力挺大規模風電發展。  

破解風電消納難題,有人說分布式能源、就地消納、大規模儲能一個都不能少;還有人說,設立更清晰的補償機制,“用錢來解決能解決的問題”。

這些都是明智的見解。但在我國風資源集中、規模大,遠離負荷中心之下,就地消納市場有限是不爭的事實。

在風電集中的“三北”地區,電源結構單一,以火電為主,且供熱機組比重大,燃油燃氣及抽水蓄能等靈活調節電源不足2%,調峰能力有限,冬季調峰尤為困難。而西班牙靈活調節的電源比例高達34%,是風電的1.7倍,美國高達47%,是風電的13倍。“我們一直開玩笑,中國的調度人員的水平真的非常高,如果有像西班牙、丹麥的基礎,可能我們的風電應用水平還可以更高”, 國網能源研究院副院長蔣麗萍對記者說。

按照規劃,風電重點建設河北、蒙東、蒙西、吉林、甘肅、山東、江蘇、新疆和黑龍江等9個大型風電基地,到2015年,裝機總計達到7900萬千瓦以上。

面對我國“十二五”風電發展的宏偉目標,目前我國三北地區風電比重已達到20%,進一步大規模發展風電的空間已經沒有,可從全國來看,風電占全國裝機比重只有5%,中東部地區抽水蓄能等調峰資源比較豐富,消納風電的市場潛力還沒有開發。

在目前電網大區之間的聯系還很薄弱,還未形成全國統一的大市場和與之相適應的全國聯網能力的情況下,舒印彪認為,“迫切需要加強統一規劃,按照‘建設大基地、融入大電網’的發展思路,加快調峰電源和特高壓跨區輸電通道的建設”,能從根本上解決新能源消納的問題。

國家電網已經提出了各風電基地省內電網建設方案和區外消納電網方案,將“三北”風電基地和“三華”電力市場規劃為一個整體,為實現我國風電發展目標提供了全面完整的實施途徑。

2012年5月,國家電網開工建設哈密-鄭州±800千伏直流工程、新疆與西北主網聯網750千伏第二通道工程,實現新疆哈密、甘肅酒泉風電跨省跨區輸送。

當前,一批跨區特高壓線路或者正在可研設計,或者已開始前期工作,屆時,“三北”風電基地和“三華”電力市場將被捏在一起,從而實現全國范圍的電力消納與風電調峰。[page]

從風電大國到風電強國的距離有多遠?

很遠,有大量的標準制定、技術創新、政策創新、利益補償難題要攻克。也很近,國家電網的實踐表明,注重溝通、規劃、制度、創新,我國風電將獲得持續發展。  

從務實鋪路,到喚起合力,國家電網一直在行動。

——積極溝通各方。從2008年開始,國家電網連續4年組織召開風電工作會議,邀請風電發展相關各方參加,及時溝通各方意見。

——為標準“建章立制”。國家電網先后編制修訂了28項企業標準,參與33項風電行標和17項國標的編制。風電發展初期,設備廠商品牌眾多,制造標準缺失,2009年以前生產的風機基本沒有低電壓穿越能力。2011年,國家電網經營區發生8起風電大規模脫網事故,嚴重影響電網安全。國家電網對經營區的570座風電場共36022臺風電機組進行以低電壓穿越為主的并網安全整改,逐步杜絕此類事故。

——加大科研投入。近年來,國家電網在新能源科技研發上累計投入40億元,可這無疑仍需相關各方更大程度地共同參與。

針對風電并網的四項核心技術:可預測、可控制、可調度和抗干擾性,中國電科院新能源研究所所長王偉勝坦言:“相對于我國風電發展的規模和速度,這些技術相對滯后。目前,風電場的功率預測和低電壓穿越功能實際上是部分具備。在可控制方面,屬于剛剛起步階段,現在大部分風電場沒有有功控制能力。按照標準,我們做過風電機組有功和無功調節能力檢測的只有15個機型,風電機組廠家沒有提供這樣的申請,特別是去年發生大規模的脫網事故以后,廠家把主要精力放在低電壓穿越,目前正在開展的只有10個機型。因此個人認為風電場并網技術應該是部分具備,正在提升。”

——優化電網調度水平。國家電網公司完善調度支撐體系建設,科學安排電網運行方式,建成國調、分調、省調一體化的風電運行實時調度監測網絡,建成覆蓋26個省,全國570座風電場的新能源調度監測網絡,實現了風電場電網互聯互通,在我國風電場還普遍不具備風電功率預測功能的情況下,主動開展風電功率預測技術的研究與應用,研發了完全自主知識產權的風電功率預測系統,建成國家電網數字天氣預報運行中心,目前風電功率預測系統已在15家省級調度機構布置,預測精度85%,達到國際先進水平。

而能達到目前的消納水平,充分挖掘現有跨省跨區線路輸電能力尤為關鍵。西北、東北電網建設了風電功率自動控制系統,每5分鐘動態調整風電計劃,最大限度利用跨省通道輸送風電。

——及時分析比較。國網能源研究院設立專門機構,建立風電分析平臺,同步跟蹤全國和世界主要國家風電運行情況,及時分析比較,掌握風電發展最新動態和調度運行先進做法,持續改進風電調動運行的管理和技術手段。

國家能源局在7月份發布的《風電發展“十二五”規劃》中,提出我國風電2015年并網裝機容量達到1億千瓦、2020年達到2億千瓦這一更為宏偉的目標。雖然成長為第一風電大國,我國何時稱得上風電強國?人們再次將期待的目光投向國家電網。

舒印彪在促進風電發展新聞發布會結束時說:“風電消納的大規模儲能要靠技術進步,電網建設要靠加快發展,抽水蓄能要靠政策支持,大家共同努力,還有很多路要走。”




責任編輯: 中國能源網