“這是一個富有雄心壯志的目標,但肯定能實現。因為我們擁有技術、專業知識和必要的政府支持。” 芬蘭清潔技術委員會執行董事Santtu Hulkkonen說。他所指的是,芬蘭當前可再生能源利用率位居歐盟前列,到2020年,芬蘭目前近四分之一的可再生能源使用率將提高到38%。這其中就包括芬蘭快速發展的風電。
芬蘭雖有比較豐富的風資源,但歷史上風電裝機容量增長緩慢,風電設備及風電技術出口是該產業的主要存在形式。2010 年年末,芬蘭議會通過了風電固定電價法案。這大大提高了芬蘭國內外風電企業的積極性。到2011年年初,芬蘭已通過環評的風電項目達1648 兆瓦,其中海上風電項目有1224 兆瓦。據芬蘭當地法律事務部門預測,鑒于海上風電項目開發的復雜性,其大規模開發應該在2至3年之后。到2011年年底,芬蘭風電總裝機容量達197 兆瓦,共有130 臺風電機組,同比增長了三分之一,發電量占全國電力需求總量的0.5%。
近日,《能源評論》雜志就中國風電發展中所存在的一些共性問題,采訪了芬蘭國家技術研究中心、芬蘭風能協會、芬蘭清潔技術委員會、Gaia國際能源咨詢集團等芬蘭相關機構和企業。他們的經驗與分析,或可為中國風電產業的轉型與提升,提供有益借鑒。
電力系統應具有足夠靈活性
作為風電技術出口國,芬蘭風能技術研發實力較強,國家對基礎研究、應用技術研發及推廣予以長期的支持政策,通過國家立項和投資支持產業共性問題的研究,取得了大量成果。這些成果使芬蘭風電事業得以健康發展,獲益匪淺。當本刊記者問及如何克服風電等可再生能源發電的不穩定性等問題時,芬蘭國家技術研究中心首席科學家HanneleHolttinen表示:“風能是一種多變且不確定性的發電形式。在大量使用的情況下,這些特點將使得電力系統的運行和規劃面臨挑戰。如果電力系統具有足夠的靈活性,則可以解決風能的多變和預測誤差問題。隨著風電所占比重的不斷上升,需要電力系統更具靈活性。”
那么如何使電力系統具有靈活性呢?目前,芬蘭國家技術研究中心主持制定了《IEA風能系統實施協議》,并參與制訂了《關于采用大量風能之電力系統的設計和操作25號任務書》。該中心對電力系統靈活性等問題進行了深入研究。
芬蘭國家技術研究中心資深科學家Juha Kiviluoma認為:“要保證電力系統的靈活性,就要做到以下五點:第一,可改變其輸出電量的傳統發電裝置。發電裝置靈活性的重要特征包括最小負荷系數、部分負荷運轉的效率、等變率和啟動次數。第二,彈性需求。如果發電成本較高,則可能會關閉非重要負荷。例如,電價較高時,某些工業加工可能無法獲利,因此需要等到電價降低時才開機。第三,電能存儲,即將發電和用電需求相結合。在風電迅速發展的區域,建設抽水蓄能電站。第四,電網要將發電和消費的多個區域連接在一起。這樣可充分利用多種能源的靈活性,降低風力發電多變性的影響,并減少整體預報誤差。第五,當電力系統不能滿足安全要求時,減少風能發電。如果風電場可提供電力系統需要的服務,比如,保持電壓穩定,則可降低棄風數量。目前很多風機可以提供上述服務,但還有很多其他因素需要考慮。”
誰來承擔并網費用?
芬蘭的電力系統運營模式是“廠網分開”式的,國家以法律的形式對電網輸電費用的上限進行了規定。芬蘭最大的電網系統運營商芬蘭國家電網公司,負責110 千伏以上主要輸電線路的運營,并負責芬蘭電力市場連接北歐電力市場的通道建設。另外還有地方性電網公司,負責低電壓區域的電網運營。依據有關法律規定,風電場經檢測滿足相關技術標準,便可順利并網。
由于難以將包括風電在內的電力系統成本,分配給各裝置或技術,因此,風電并網主要研究量化發電系統中增加的成本。那么芬蘭的并網費用由誰來承擔呢?在采訪中,芬蘭國家技術研究中心首席科學家Hannele Holttinen向我們詳細介紹了芬蘭自身的做法,同世界各國一樣,風電并網問題都是復雜而急迫的。風電并網費用主要包括兩部分:第一,電網擴容費用(分配問題,多數電網升級也會使其他用戶受益);第二,運營成本。實際上由于風電的運用,電力系統的運營成本將會降低。這是因為大部分運營成本均來自燃料成本,而風電將取代礦物燃料(運營成本不包括發電廠的投資)。并網成本實際就是運營成本折減量與采用了風電之后可選擇性更大的系統運營成本之間的差值。燃氣或燃煤發電廠將進行平衡,以便滿足負荷和風能的要求,而并非僅滿足負荷的要求。然而,相比于總運營成本,由于工作效率降低和過多磨損而造成的費用,則是非常有限的。當運營成本估算增加時,需要注意是否估計了市場成本或結果,是否包含了電力系統的技術成本。“市場成本”包括將貨幣從一個參與方轉移至另一參與方的費用,而“技術成本”則指的是整個系統所用的成本。到目前為止,大多數研究已將重點集中在風電并網至電力系統的“技術成本”上面。另一種方法是成本收益分析。將風電并網至電力系統時,由于風能取代了礦物燃料,總運營成本和排放物都有所降低,從而產生收益。
當本刊記者對芬蘭風能協會有關負責人采訪時,他卻認為平衡電網運營商和電力公司等相關方的利益在芬蘭并不是問題。通常在風能項目籌劃的前期,便會就并網價格和并網點進行協商。風電場運營商應向提供并網服務的電網運營商支付費用。遺憾的是,過去幾年芬蘭的并網費用大大增加,這會導致較小的風電項目出現運營困難等問題。
目前,芬蘭的某些地方,有數個風電項目正在建設中,但當地電網容量不足,無法為規劃中的風電項目提供服務。芬蘭風能協會有關負責人告訴本刊記者:“如果要完成這些項目的建設,就必須對電網進行擴容。擴容費用應該由風電場開發商承擔。某些情況下,這可能會導致某些項目不具可行性。但總體上,芬蘭在風電并網消納方面不存在嚴重問題。當然前提條件是風機應該符合電網規定。該規定可能與中國等其它一些國家的規定不同。”
風能是當前減少發電過程中碳排放量的最有效方法之一。在許多北歐國家,風能被視為“社會利益”。也就是說,風能的發展被認為是符合大眾利益的。Gaia國際能源咨詢集團首席顧問Iivo Vehvilainen認為,正因為風電的“社會利益”,對可能存在的爭議利益,政府已使用各種方法來平衡和刺激投資,比如,從投資補貼和電價補貼,到擔保或首選的輸電網絡。應該注意的是在整體需求與犧牲局部利益從而實現減排目的之間尋找平衡并不那么容易,但我們仍然在尋求最佳的管理方法。
“集中”和“分布”將不再重要
芬蘭電力系統是北歐電力市場(NordPool)的組成部分之一,電力購銷主要在北歐電力市場上進行。芬蘭的電網結構總體較好,南部較為發達,電網覆蓋率高,而北部地區由于居住人口和工業企業較少,電網發展相對滯后。
芬蘭和瑞典也是傳統的采用集中式開發風電的國家。目前業界流行的觀點是,大規模開發風電將帶來風電輸送等諸多問題。Gaia國際能源咨詢集團的首席首席顧問Iivo Vehvilainen對此表示:“長久以來北歐國家都擁有非常強大且穩定的電網。不穩定風電的持續增加,將給保持高品質的電力帶來困難。但北歐地區版圖較大,其地區之間的電網連接較強,所以電網整體的穩定性仍然良好。”
北歐的風電先驅丹麥開始時擁有的風電更多為分布式的,但現在也在投資大型風電場,如海上風電場。Gaia國際能源咨詢集團首席顧問Iivo Vehvilainen表示:“目前,可再生能源的發展、儲能和分布式能源技術的進步,將使集中式和分布式的風電開發,其區別在未來不再那么重要。風電可使其在發揮最大功效的地點使用,可利用使其發揮最大功效的方法進行。”
責任編輯: 中國能源網