風(fēng)電其實(shí)并不是什么最近才興起的新能源，但是經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，能源圈內(nèi)圈外依然存在一個(gè)挺普遍的觀點(diǎn)，那就是風(fēng)電具有間歇性，或者說(shuō)波動(dòng)性。很多人因此認(rèn)為風(fēng)電不如煤電“穩(wěn)定”，大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)影響整個(gè)電力供應(yīng)系統(tǒng)的安全。
呂某特地拜訪了中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)秦海巖先生，跟他一塊聊了聊風(fēng)電的“間歇性”，或者說(shuō)“波動(dòng)性”，對(duì)于電網(wǎng)安全的影響。
Part.1
“‘不穩(wěn)定’是整個(gè)電力系統(tǒng)的常態(tài)，電網(wǎng)的功能就是提供平衡服務(wù)”
呂成之：中國(guó)已經(jīng)設(shè)定了2030年非化石能源發(fā)電量力爭(zhēng)達(dá)到50%的目標(biāo)，可再生能源發(fā)電的占比也不斷提升，但很多人依然覺得可再生能源不穩(wěn)定。比如說(shuō)風(fēng)電，會(huì)有人說(shuō)一旦沒了風(fēng)，電力供應(yīng)就沒了保障，因此大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)威脅到整個(gè)電力供應(yīng)體系的穩(wěn)定。作為風(fēng)電行業(yè)的從業(yè)人士，您對(duì)這一類觀點(diǎn)怎么看？
秦海巖：這個(gè)觀點(diǎn)確實(shí)普遍。很多人覺得一旦沒有風(fēng)，風(fēng)機(jī)就轉(zhuǎn)不了，那靠風(fēng)力發(fā)電的地區(qū)可能就要徹底斷電了。也有人看到路邊建好的風(fēng)機(jī)沒轉(zhuǎn)起來(lái)，就覺得可能是因?yàn)轱L(fēng)電不穩(wěn)定，所以被棄用了。這些想法和懷疑不是完全沒有道理，風(fēng)電不穩(wěn)定，這是事實(shí)。但是我們同時(shí)要認(rèn)識(shí)到另一個(gè)事實(shí)，那就是電力系統(tǒng)，包括供電和用電，它們本質(zhì)上都是高度不穩(wěn)定的，受到很多計(jì)劃和非計(jì)劃因素的影響。
在用電側(cè)，由于天氣、自然災(zāi)害、事故等原因會(huì)造成用電量的突然變化，會(huì)導(dǎo)致某一地區(qū)用電負(fù)荷不同時(shí)間尺度內(nèi)的不穩(wěn)定。而就供電側(cè)而言，所有的電源都可能發(fā)生波動(dòng)，所有的系統(tǒng)也都可能在某一點(diǎn)發(fā)生故障。比如傳統(tǒng)大型電廠為了滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求或計(jì)劃停機(jī)等，這都會(huì)造成瞬間輸出波動(dòng)。
很多人說(shuō)“風(fēng)電不如煤電穩(wěn)定”。有數(shù)據(jù)顯示，火電廠非計(jì)劃停運(yùn)造成的損失平均占其發(fā)電量的6%。一個(gè)火電廠或核電站輸出的波動(dòng)，往往瞬間發(fā)生，去掉的容量高達(dá)上千兆瓦，這才是真正的間歇現(xiàn)象。瞬間波動(dòng)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰的事故也屢見不鮮。例如2003年波及北美8個(gè)洲以及加拿大安大略省的、有史以來(lái)北美最大范圍的停電，其起因就是俄亥俄州的一家電力公司沒有及時(shí)修剪樹木，觸到高壓電纜造成短路。這就是一家發(fā)電廠下線產(chǎn)生的多米諾骨牌效應(yīng)。
所以在我看來(lái)，一味地說(shuō)“風(fēng)電的波動(dòng)性會(huì)造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定”是不準(zhǔn)確，且有失公平的?！安环€(wěn)定”是整個(gè)電力系統(tǒng)的常態(tài)，電網(wǎng)的功能就是提供平衡服務(wù)。
圖：Politico.eu
Part.2
“規(guī)模大、布局好的風(fēng)電能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定“
呂成之：那正如您所說(shuō)，“不穩(wěn)定”雖不是風(fēng)電的“獨(dú)家原罪”，但也是確確實(shí)實(shí)存在的一個(gè)問(wèn)題。從風(fēng)電技術(shù)的角度來(lái)看，您覺得我們應(yīng)該如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？
秦海巖：其實(shí)從風(fēng)電技術(shù)的角度來(lái)看，我們所謂的“解決這個(gè)問(wèn)題”并不是說(shuō)通過(guò)某種技術(shù)讓風(fēng)電變成一種穩(wěn)定的電源，而是減小風(fēng)電波動(dòng)性對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)帶來(lái)的影響。其實(shí)風(fēng)電波動(dòng)性對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的影響，并沒有“傳說(shuō)中”那么嚇人。規(guī)模大、布局好的風(fēng)電，不僅不會(huì)威脅電力系統(tǒng)的供應(yīng)穩(wěn)定，相反，能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定。
我們不能將風(fēng)電從電力系統(tǒng)中的割裂出來(lái)單獨(dú)討論，他們應(yīng)該是一個(gè)整體。也就是說(shuō)，有些時(shí)候我們看到某一臺(tái)風(fēng)機(jī)，或者說(shuō)某一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)停了，但風(fēng)能資源所發(fā)出的電在整個(gè)電力體系中并沒有完全停止。而且，隨著并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)量的上升，風(fēng)電在電網(wǎng)中的變化會(huì)變小。對(duì)于整個(gè)電力供應(yīng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，除非發(fā)生所謂的“風(fēng)電機(jī)組連鎖脫網(wǎng)事故”，個(gè)別風(fēng)機(jī)或風(fēng)電場(chǎng)的停轉(zhuǎn)并不會(huì)產(chǎn)生很大影響。
理論上來(lái)說(shuō)，隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的增加以及空間分布區(qū)域的增大，風(fēng)電功率的相對(duì)波動(dòng)也會(huì)變得越來(lái)越平緩，有很明顯的“平滑效應(yīng)”。這一點(diǎn)我們?cè)谏源笠恍┑乩矸秶膮R聚效應(yīng)曲線的時(shí)候就會(huì)更加清楚，打個(gè)比方，如果把某個(gè)省份風(fēng)電的單場(chǎng)、地區(qū)和全省三條匯聚效應(yīng)曲線放在同一張圖上，一般來(lái)說(shuō)全省的那條線會(huì)是最為平滑的，并且會(huì)是全年保持發(fā)電的狀態(tài)。也就是說(shuō)，即使具有波動(dòng)性，風(fēng)電的保證容量也絕不會(huì)是零，而且大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表明會(huì)高于60%。
圖：中國(guó)東北地區(qū)某省的單場(chǎng)、地區(qū)、全省風(fēng)電匯聚效應(yīng)曲線對(duì)比
同時(shí)，我們還可以通過(guò)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多種方法來(lái)進(jìn)行預(yù)報(bào)。從電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡來(lái)講，天氣方面的波動(dòng)真的不算什么，像出力偏差這種不可預(yù)計(jì)的波動(dòng)才是問(wèn)題。目前，我國(guó)距離實(shí)現(xiàn)風(fēng)電輸出功率的日前與日內(nèi)滾動(dòng)預(yù)測(cè)，已經(jīng)非常接近。隨著智能運(yùn)維水平和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的提升，風(fēng)電的出力預(yù)測(cè)已經(jīng)可以滿足電網(wǎng)調(diào)度的需要，主要的問(wèn)題是電網(wǎng)如何改變調(diào)度策略。
Part.3
“新能源電力的增加，對(duì)電力供應(yīng)的安全幾乎沒有影響，甚至更好”
呂成之：您剛剛也提到了，規(guī)模大、布局好的風(fēng)電能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定，關(guān)于這點(diǎn)您可不可以給一個(gè)具體的案例呢？
秦海巖：這類例子其實(shí)很多，很多歐洲國(guó)家都做得不錯(cuò)。我記得歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)2010年的時(shí)候出版了一份《歐洲大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究報(bào)告》，指出在風(fēng)電作為供電助力的電力系統(tǒng)中，風(fēng)電可以滿足既有的電網(wǎng)框架與運(yùn)行規(guī)則下大型電力需求的20%甚至更高，并且不會(huì)造成嚴(yán)重的技術(shù)或其他實(shí)際問(wèn)題。
比如說(shuō)德國(guó)，德國(guó)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局（BNetzA）公布過(guò)幾組數(shù)據(jù)，2006年到2017年，德國(guó)可再生電力生產(chǎn)的份額從11.3％上升到了33.1％，主要來(lái)自風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電站等“波動(dòng)來(lái)源”；而每年每位消費(fèi)者平均停電時(shí)間從超過(guò)20分鐘，降低到只有15分鐘，（2016年為13分鐘）。這就說(shuō)明，新能源電力的增加，對(duì)電力供應(yīng)的安全幾乎沒有影響，甚至更好。歐洲能源監(jiān)管委員會(huì)（CEER）也就歐洲各國(guó)電力供應(yīng)安全問(wèn)題出過(guò)研究報(bào)告，德國(guó)就被評(píng)為是全歐電力供應(yīng)最安全的國(guó)家。丹麥也是一個(gè)很好的例子，2018年時(shí)丹麥的電網(wǎng)中風(fēng)電比例就已經(jīng)超過(guò)了40%。
圖片：INCORE
呂成之：沒錯(cuò)，歐盟確實(shí)在可再生能源這一塊一直屬于領(lǐng)跑梯隊(duì)的。早在15年前，歐盟委員會(huì)就已經(jīng)提出“風(fēng)電面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是如何有效地大量并入歐洲電力系統(tǒng)”。當(dāng)時(shí)也是很多反對(duì)的聲音，不過(guò)現(xiàn)在這些疑慮基本上已經(jīng)不存在了。但是國(guó)內(nèi)對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的討論依舊激烈，您怎么看？
秦海巖：這需要一個(gè)過(guò)程。我們不能否認(rèn)中國(guó)在發(fā)展可再生能源的路上的進(jìn)步，不論是技術(shù)上還是觀念上。7年前，中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)編譯發(fā)表了美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）撰寫的《破解風(fēng)電迷思》，回應(yīng)了風(fēng)電行業(yè)對(duì)于風(fēng)電能否順利并網(wǎng)，如何控制波動(dòng)性等問(wèn)題的討論。7年后的今天，我們繼續(xù)努力來(lái)嘗試解決這個(gè)問(wèn)題，希望行業(yè)內(nèi)外能有更多人更加充分的了解風(fēng)電，不要因?yàn)閷?duì)于“波動(dòng)性”或“間歇性”這些標(biāo)簽的片面理解而對(duì)風(fēng)電信心不足，也不能將“棄光棄電”這些實(shí)質(zhì)上由于體制約束和利益格局沖突導(dǎo)致的復(fù)雜問(wèn)題想當(dāng)然的歸咎于風(fēng)光電技術(shù)有限。
作為一個(gè)風(fēng)電從業(yè)者，我還是很期待看到，從決策者到從業(yè)者，能更多的從政策和經(jīng)濟(jì)層面減少風(fēng)電的非技術(shù)障礙，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)中的風(fēng)電比例，讓清潔低碳的可再生能源在能源轉(zhuǎn)型、減緩氣候變化和保護(hù)環(huán)境方面發(fā)揮更大的作用。
