大力發(fā)展新能源是我國經濟社會可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，然而，去年發(fā)生的風電大規(guī)模脫網事故，不僅影響了電網的安全穩(wěn)定運行，也使得風電并網、尤其是消納問題受到社會的廣泛關注。那么，風電并網和消納的核心問題是什么？如何才能進一步加大風電消納力度，實現(xiàn)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》的指標？如何推動我國風電產業(yè)可持續(xù)發(fā)展呢？近日《中國能源報》記者帶著這些問題采訪了國家電網公司以及遼寧、蒙東、河北等地方電力公司和風電企業(yè)。
風電可持續(xù)發(fā)展需要整體規(guī)劃
“整個電力系統(tǒng)是瞬間平衡，因此，努力將風電改造為電網友好型風電有利于推動可再生能源的應用，”8月10日，遼寧省電力有限公司總工程師王芝茗告訴記者：“風電場開發(fā)要注重可持續(xù)性，風電資源不要一次性全開發(fā)完，不能再出現(xiàn)以前的‘跑馬圈地’現(xiàn)象，要有規(guī)劃的開發(fā)風電場，因為風電機組也在不斷優(yōu)化、改進，避免重復投資建設。”
去年，我國多個風電場發(fā)生了風機脫網事故，究其原因，是風機的低電壓穿越能力缺陷所致。對此，遼寧、蒙東等地要求新上風電機組必須具備低電壓穿越功能，并對此前安裝的風電機組進行低電壓穿越功能改造。8月10日下午，記者在華能阜新風力發(fā)電有限責任公司扎蘭山風電場采訪時了解到，該風場一期工程正在進行低電壓穿越測試。華能阜新風力發(fā)電有限責任公司副總經理黃海燕告訴記者：“扎蘭山風電場一期工程組要采用的是華銳生產的1.5兆瓦風機，后續(xù)項目將優(yōu)選其他風機。”
據(jù)了解，我國風電產業(yè)經歷了2009年、2010年的快速發(fā)展階段后，從2011年下半年開始，各大發(fā)電集團開始放緩風電場的投資建設的步伐，各地方政府、電力公司對風電場項目的批復也有所控制，如棄風率超過20%的地區(qū)就不再審批新項目。一方面是由風電產業(yè)進入相對健康的發(fā)展階段；另一方面，由于外送通道沒有打開，風電消納問題嚴重，被迫降低發(fā)電小時數(shù)，以致影響到風電企業(yè)的效益，風電業(yè)主自然也放緩了開發(fā)速度。
“就好比是原來1個人吃一碗飯，現(xiàn)在10個人吃一碗飯，自然每人配給的量就少了。以遼寧電網為例，預計2015年風電裝機將達700萬千瓦，與原來預期接納能力差200—300萬千瓦，電網接納能力有限的矛盾就顯現(xiàn)出來。”王芝茗說，“而且，電網建設速度有限。風電場審批、建設一般要20多個月，配套的電網建設從規(guī)劃、審批到建完，一般要40多個月。”
能源基地消納風電能力有限
加快外送通道建設才治本
8月11日，記者在蒙東通遼供電公司了解到，目前該公司經營范圍內的風電裝機已達350多萬千瓦，占通遼地區(qū)總裝機容量的46.53%。截至2012年6月底，通遼風力發(fā)電達21.07億千瓦時，占全社會用電量的比重超過20%。通遼供電公司發(fā)展策劃部主任李文學告訴記者：“這是在合理調度、盡量壓火電上清潔能源，并保證電網安全穩(wěn)定運行、大多數(shù)客戶正常用電的情況下讓風電出力的最大結果。”
據(jù)了解，2008年通遼風電裝機僅9.9萬千瓦，目前為350多萬千瓦，遠景規(guī)劃為1500余萬千瓦。通遼供電公司工會主席于成勇對此表示：“隨著通遼風電裝機進一步增加，我們不可能無限度的繼續(xù)壓低火電出力，否則不僅將影響到火電廠的生產、效益，還將對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產生影響。”目前通遼供電公司正在給經營區(qū)域內各大電網加裝安穩(wěn)裝置，將在8月底投運，屆時可大幅提高風電并網能力。如科爾沁500千伏電網上送能力原為50萬千瓦，加裝安穩(wěn)裝置后，可以提高至190萬千瓦。
“但是，加裝安穩(wěn)裝置等措施都治標不治本，畢竟通遼地區(qū)工業(yè)有限，不能完全消納。即使送給遼寧、吉林等地區(qū)，也不能從根本上解決風電的消納問題。一方面遼寧等地也在發(fā)展風電、核電，且遼寧的電解鎂等工業(yè)產業(yè)受宏觀經濟影響很大，”李文學表示，“另一方面，當?shù)噩F(xiàn)有的電網結構是否能承受這么多風電的擾動、波動都是問題。因此，要解決通遼甚至蒙東地區(qū)的風電消納，最終還需要特高壓電網將這些風電送到華東、華中、華南等缺電地區(qū)。”
面對未來風電并網消納的壓力，李文學進一步解釋說：“各種能源在電網中要有一個優(yōu)化比例，否則將影響到電網的安全穩(wěn)定運行。就目前看來，通遼500千伏的電網結構已難以滿足風電發(fā)展的要求，電壓等級不高迫使我們必須控制風電出力。相比之下，特高壓電網的承載能力有極大提升，足夠支撐旋轉備用功能，不僅可大幅提高電網抗擾動、波動等能力，支撐大風電集群，還能有從根本上解決風電地消納問題。”
按照相關規(guī)劃，風電2015年并網裝機容量1億千瓦，2020年2億千瓦。增加的風電裝機主要集中在河北、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，這些地區(qū)往往難以實現(xiàn)就地消納。對此，國家電網新聞發(fā)言人張正陵指出：“為實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標，國家電網逐個研究各大型風電基地的出力特性，分析每個風電場的同時率、出力概率分布，按照由近及遠的原則，“先省內、后區(qū)域、再全國”安排風電消納市場，統(tǒng)籌風電和其他電源建設，將‘三北’風電基地和‘三華’電力市場規(guī)劃為一個整體。”
實現(xiàn)可再生能源發(fā)展目標
仍需電網、風電場等多方協(xié)作
記者在遼寧、蒙東等地采訪時了解到，盡管這些地區(qū)風電裝機占當?shù)仉娫吹谋壤^高，如通遼的風電裝機甚至占到當?shù)仉娫幢戎貙⒔话耄珔s較好的解決了風電并網問題，華能阜新風力發(fā)電有限責任公司扎蘭山風電場、大唐新能源興盛風電場等從未出現(xiàn)過“跳機”事故，其中有哪些原因呢？
通遼、阜新等多位基層電力公司的負責人告訴記者，在國家電網的統(tǒng)一要求下，地方電力公司對所經營地區(qū)內風電場的可研、設計審查嚴格，嚴格檢測風電機組的低電壓穿越能力，同時嚴格把關風電場的線路、升壓站等驗收細節(jié)，再加上積極與風電業(yè)主協(xié)調配合，保證了風電的并網運行。據(jù)了解，現(xiàn)在風電場項目上馬必須要有“電網入網承諾”才能得到相關部門的批復。
作為風電場出力方，黃海燕告訴記者：“我們在風電場可研、規(guī)劃到建成投運，始終注重與電網企業(yè)密切溝通，注重配合電網的建設工期，使得扎蘭山風電場一期工程沒有出現(xiàn)并網問題。”
大唐（通遼）霍林河新能源有限公司副總工程師王叢發(fā)認為：“要保證風電場順利并網，必須要有中國電科院對風電機組進行‘低電壓穿越’檢測，風電場要安裝SVG動態(tài)無功補償裝置，配置功率遠程控制系統(tǒng)，同時風電場還要有較準確的風電預測系統(tǒng)，尤其是電網企業(yè)要配合做風力預測等方面的技術支持。”
據(jù)了解，前幾年開發(fā)風電時，風電機組生產商、風電開發(fā)商、電網企業(yè)等各方沒有溝通，各干各的，沒有統(tǒng)一的標準，沒有統(tǒng)一的技術要求。同時，風電企業(yè)沒有充分考慮電網運行規(guī)律，不太清楚電力系統(tǒng)要實時平衡，當時也沒有風電場風力預測、低電壓穿越……
張正陵指出：“面對風電與電網規(guī)劃前期工作不同步、建設工期不匹配等困難，國家電網積極跟蹤風電項目進展，主動與風電業(yè)主協(xié)調配合，超前開展前期工作，千方百計加快風電送出工程建設，盡最大努力滿足了風電接入電網的需要。截至目前，風電、電網各方對風電的相關標準、技術等已形成共識。”
大容量儲能技術仍待突破
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國風電集中的“三北”地區(qū)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(jié)電源不足2%，調峰能力有限，冬季調峰尤為困難。因此，遼寧、蒙東等電力公司的多位人士都向記者表示，隨著風電裝機比例越來越大，且風電裝機往往處于電網末端，能在當?shù)叵{最好，但要與經濟環(huán)境相匹配，而“三北”地區(qū)的經濟結構往往難以消納這些風電。對此，國家電網副總經理舒印彪指出：“大規(guī)模儲能研究是應對大規(guī)模可再生能源的技術之一，當?shù)叵{最大的問題就是儲能，大規(guī)模的風電就需要大規(guī)模的儲能。”
為進一步了解儲能技術在風電消納中所發(fā)揮的作用，8月14日，記者來到位于河北省張北縣的國家風光儲輸示范工程進行了采訪調查。據(jù)介紹，國家電網在河北省張北縣建設的國家風光儲輸示范工程一期工程已于2011年11月投產。記者在現(xiàn)場看到，一期工程由10萬千瓦風電、4萬千瓦光伏發(fā)電和2萬千瓦儲能組成。其中，儲能電站采用磷酸鐵鋰電池14兆瓦、鈉硫電池4兆瓦和液流電池2兆瓦，總容量95兆瓦時，多類型儲能系統(tǒng)協(xié)調應用規(guī)模居世界首位。
國網新源張家口風光儲輸示范電站有限公司儲能專責牛虎向記者介紹：“風電、光伏發(fā)電與儲能進行智能互補，送至220千伏變電站，使平穩(wěn)的電能送到千家萬戶。其中，儲能的作用并不單純是把風電、光伏發(fā)出的電儲存起來以后再送出，而是通過實時充放電對風電、光伏所發(fā)出的電進行平抑，使風電、光伏變得可控、可調、可調度，甚至接近常規(guī)的火電。”
國網新源張家口風光儲輸示范電站有限公司副總經理徐明也強調：“國家風光儲輸示范工程的技術路線就是讓風電、光伏發(fā)電在接入電力系統(tǒng)時變的穩(wěn)定可靠，對電力系統(tǒng)的影響會越來越低，是解決風電消納的方法之一。”
然而，目前化學儲能的經濟性還無法實現(xiàn)商業(yè)化運營。舒印彪指出：“國家風光儲輸示范工程的儲能技術是國際領先的，但目前儲能成本較高，達3.5—5萬元/千瓦時，因此大規(guī)模儲能技術要實現(xiàn)商業(yè)化還有待發(fā)展。”
因此，為進一步加大風電消納力度，國家電網建議，要加快調峰電源建設，深度挖掘火電機組調峰能力，加快快速調節(jié)電源建設，統(tǒng)籌新能源發(fā)展與其他電源發(fā)展，建設抽水蓄能電站等快速調節(jié)電源，研究壓縮空氣蓄能、電化學儲能等大規(guī)模蓄能技術及應用。同時，加快跨區(qū)輸電通道建設，擴大新能源消納范圍。此外，完善配套政策，保障風電快速可持續(xù)發(fā)展。
