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西(xi)(xi)非(fei)地區可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展(zhan)具有(you)較(jiao)大潛力(li)(li)，但是當前國(guo)內對于(yu)(yu)西(xi)(xi)非(fei)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展(zhan)的系統性分析(xi)較(jiao)少(shao)。本文詳(xiang)細梳理了西(xi)(xi)非(fei)電(dian)力(li)(li)供(gong)應及電(dian)網(wang)發展(zhan)現狀，分析(xi)總結了西(xi)(xi)非(fei)的可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)潛力(li)(li)、分布以及相關的規劃目標和方案，明確了西(xi)(xi)非(fei)當前電(dian)力(li)(li)背景及西(xi)(xi)非(fei)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)進一步并(bing)網(wang)發展(zhan)的技術(shu)障(zhang)礙。基于(yu)(yu)當前西(xi)(xi)非(fei)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展(zhan)的階段(duan)及中國(guo)的可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)并(bing)網(wang)經驗(yan)，對比給出了適合西(xi)(xi)非(fei)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)并(bing)網(wang)發展(zhan)的技術(shu)方案和建議，為(wei)未來(lai)中-非(fei)電(dian)力(li)(li)及可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)合作提供(gong)借鑒和參(can)考。

1、西非電力概況

西非(fei)地(di)區（包括(kuo)貝(bei)寧、布基(ji)納(na)法(fa)索、科特迪瓦、幾(ji)內亞(ya)、尼(ni)日(ri)利亞(ya)、加納(na)、岡(gang)比(bi)亞(ya)、多哥(ge)、塞拉利昂(ang)、塞內加爾(er)、馬里(li)、幾(ji)內亞(ya)比(bi)紹、尼(ni)日(ri)爾(er)、利比(bi)里(li)亞(ya)14個國(guo)家，不包含佛得(de)角）的(de)(de)通電(dian)率位列(lie)世界末尾，2017年可(ke)用電(dian)人(ren)口(kou)僅占總(zong)人(ren)口(kou)的(de)(de)約(yue)52.3%，農村居民僅有8%可(ke)獲得(de)電(dian)力(li)供(gong)應。截(jie)至2017年底，西非(fei)地(di)區總(zong)裝機容(rong)量(liang)為22.9 GW，可(ke)再生能(neng)源裝機（包括(kuo)生物質能(neng)、水電(dian)、風、光）占比(bi)為23.8%（5.44 GW），其中(zhong)水電(dian)占可(ke)再生能(neng)源裝機容(rong)量(liang)的(de)(de)97%（5.28 GW），剩余的(de)(de)主要為光伏(fu)（160 MW）。該地(di)區電(dian)力(li)缺乏，電(dian)網(wang)網(wang)架結構薄弱(ruo)，電(dian)網(wang)覆(fu)蓋(gai)率低，設備老舊，輸配(pei)電(dian)損失大，可(ke)用發電(dian)與負荷需求不匹(pi)配(pei)，阻礙了經濟發展，特別是礦產資源開(kai)發。

在能(neng)(neng)源(yuan)資源(yuan)方面，化石能(neng)(neng)源(yuan)分(fen)(fen)布(bu)不(bu)均，油氣資源(yuan)主要分(fen)(fen)布(bu)在西非(fei)東部及沿海地(di)(di)區，可(ke)再生能(neng)(neng)源(yuan)資源(yuan)分(fen)(fen)布(bu)較(jiao)為廣泛，北部地(di)(di)區太陽能(neng)(neng)資源(yuan)較(jiao)好(hao)，水電(dian)(dian)(dian)資源(yuan)則分(fen)(fen)布(bu)在沿海地(di)(di)區的(de)幾內亞等國。為獲得可(ke)靠、廉(lian)價、清(qing)潔的(de)電(dian)(dian)(dian)力供應，未來(lai)將以燃氣電(dian)(dian)(dian)站為支(zhi)撐(cheng)，大力發(fa)(fa)展水電(dian)(dian)(dian)和太陽能(neng)(neng)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)，如圖1所示(shi)，通過跨(kua)國互(hu)聯電(dian)(dian)(dian)網(wang)建設實(shi)現不(bu)同地(di)(di)區、不(bu)同類(lei)型電(dian)(dian)(dian)源(yuan)互(hu)補互(hu)濟(ji)，共(gong)享(xiang)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)和備用容(rong)量，保證(zheng)系統(tong)運(yun)行的(de)穩定性(xing)和經濟(ji)性(xing)，西非(fei)在建跨(kua)國輸電(dian)(dian)(dian)網(wang)絡如圖2所示(shi)。

圖1西(xi)非可再生(sheng)能源重(zhong)點(dian)開發區域

圖2西非在建(jian)跨國輸電網絡

2、西非可再生能源并網發展面臨挑戰

不(bu)同(tong)研(yan)究(jiu)均表明可(ke)再生能源未(wei)來在西(xi)非有(you)巨(ju)大的(de)發展(zhan)(zhan)空間。在西(xi)非當前電力(li)背景(jing)下，由(you)于缺乏(fa)相(xiang)關知識(shi)和(he)經驗(yan)，可(ke)再生能源的(de)發展(zhan)(zhan)和(he)接入(ru)將會給現有(you)電力(li)系(xi)統帶來一系(xi)列技術(shu)問(wen)題(ti)。

1）電力(li)系(xi)統規(gui)模較(jiao)小(xiao)。大(da)(da)部分國(guo)(guo)家的(de)電源(yuan)裝(zhuang)機(ji)容量較(jiao)小(xiao)，跨國(guo)(guo)電網(wang)互聯較(jiao)弱，系(xi)統備用發(fa)電容量和(he)無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率不足。不考慮尼(ni)日(ri)利亞、加(jia)納和(he)科特迪瓦3國(guo)(guo)，其他西非國(guo)(guo)家的(de)平(ping)均裝(zhuang)機(ji)容量為250 MW，有3個(ge)國(guo)(guo)家的(de)可(ke)用裝(zhuang)機(ji)容量甚(shen)至不足100 MW，在這樣的(de)裝(zhuang)機(ji)容量背景下，接入波動性可(ke)再(zai)生能源(yuan)（variable renewable energy，VRE）對本國(guo)(guo)電力(li)系(xi)統沖擊巨大(da)(da)。

2）電(dian)(dian)網(wang)(wang)調度運行(xing)技術落后。西非大部分(fen)電(dian)(dian)網(wang)(wang)公司缺少現代(dai)化的(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)調度自動化系統及(ji)適當(dang)的(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)運行(xing)標準，例(li)如欠缺AGC功(gong)能。因此(ci)在(zai)VRE滲透率為5%~10%的(de)早期階段，VRE接入對(dui)于具備(bei)調度自動化系統的(de)電(dian)(dian)網(wang)(wang)來(lai)說(shuo)不會存在(zai)問題，但對(dui)于西非電(dian)(dian)網(wang)(wang)落后的(de)手動調度能力來(lai)說(shuo)，其并網(wang)(wang)調度運行(xing)存在(zai)諸多困難。

3）設(she)備(bei)(bei)及電(dian)站(zhan)運維(wei)能(neng)力不足。電(dian)網運行人員對于可再(zai)生(sheng)能(neng)源設(she)備(bei)(bei)的知識和(he)經驗匱乏，運維(wei)能(neng)力不足，具(ju)有(you)可再(zai)生(sheng)能(neng)源設(she)備(bei)(bei)和(he)電(dian)站(zhan)運維(wei)能(neng)力的本地利益相關者(zhe)較(jiao)少(shao)，導(dao)致后(hou)期(qi)可再(zai)生(sheng)能(neng)源項目(mu)難以維(wei)護(hu)，效率(lv)降低(di)或者(zhe)損壞，降低(di)發(fa)電(dian)能(neng)力。

4）并網規(gui)劃(hua)(hua)(hua)能(neng)力薄弱(ruo)。最低成本發電(dian)規(gui)劃(hua)(hua)(hua)是長(chang)期電(dian)源規(gui)劃(hua)(hua)(hua)中很重要的(de)一(yi)步，但西(xi)非(fei)地(di)區本地(di)大多數公用事業部門（電(dian)力公司等）缺乏VRE電(dian)站(zhan)規(gui)劃(hua)(hua)(hua)能(neng)力與工具(ju)，相關規(gui)劃(hua)(hua)(hua)需要借(jie)助(zhu)外部資源，同(tong)時缺乏系統(tong)級(ji)的(de)整體規(gui)劃(hua)(hua)(hua)。

3、西非可再生能源并網規劃運行技術

結合(he)西(xi)非(fei)(fei)(fei)(fei)VRE接入比(bi)例及各國(guo)電(dian)力背景，可(ke)認為(wei)西(xi)非(fei)(fei)(fei)(fei)地區整體(ti)可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)處于并(bing)(bing)網運行的(de)早期(qi)階段(duan)(duan)(duan)，即階段(duan)(duan)(duan)1，如表1所示。分析并(bing)(bing)提出適合(he)該階段(duan)(duan)(duan)的(de)可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)并(bing)(bing)網技術(shu)(shu)，可(ke)以(yi)降低可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)(fa)電(dian)并(bing)(bing)網對系(xi)統的(de)影響，提升系(xi)統運行的(de)穩(wen)定性和可(ke)靠(kao)性。同時可(ke)以(yi)預見，西(xi)非(fei)(fei)(fei)(fei)未來(lai)VRE比(bi)例將(jiang)大幅提升，并(bing)(bing)實現(xian)跨越式發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，為(wei)此(ci)按照階段(duan)(duan)(duan)需求程度并(bing)(bing)兼(jian)顧(gu)長遠發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)提出適合(he)西(xi)非(fei)(fei)(fei)(fei)地區發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)狀況(kuang)的(de)可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)(fa)電(dian)并(bing)(bing)網技術(shu)(shu)方(fang)案及建議，為(wei)西(xi)非(fei)(fei)(fei)(fei)可(ke)再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)并(bing)(bing)網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)提供參考。

表1 VRE并網(wang)不同階段特(te)性

1）實(shi)時監控(kong):為(wei)達(da)到出力可見(jian)可控(kong)，西非VRE電(dian)站需要(yao)裝(zhuang)備(bei)實(shi)時監控(kong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，如SCADA系(xi)(xi)統(tong)(tong)，具備(bei)通信和控(kong)制(zhi)能力，能夠響應控(kong)制(zhi)信號自動調(diao)整(zheng)出力，進而(er)可提供(gong)頻率電(dian)壓(ya)調(diao)節服務，同時電(dian)力公司也需要(yao)具備(bei)對(dui)應的(de)VRE監控(kong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。此外(wai)在并(bing)(bing)網(wang)監控(kong)方面相(xiang)關的(de)國際標準已經成熟(shu)，可以(yi)與(yu)各國電(dian)力背景相(xiang)結合指導本(ben)地(di)并(bing)(bing)網(wang)導則的(de)制(zhi)定。

2）功率(lv)預(yu)測:在(zai)西非(fei)，由于光伏(fu)發(fa)電將成(cheng)為(wei)系(xi)統中(zhong)不可(ke)(ke)忽(hu)視的(de)一部分，電網公司需要通過功率(lv)預(yu)測來感知爬坡(po)事件，安排旋轉備用容(rong)量，來有計劃地(di)平衡功率(lv)差(cha)額。先進的(de)功率(lv)預(yu)測工(gong)具及系(xi)統可(ke)(ke)以幫助降低火電機組的(de)調度出力，同(tong)時(shi)減少棄光，提高系(xi)統運(yun)行經濟性(xing)；在(zai)光伏(fu)發(fa)電比例較高時(shi)，也(ye)有助于提升系(xi)統可(ke)(ke)靠性(xing)。

3）發電調(diao)度(du):西非大(da)部分國家缺(que)乏預測和(he)調(diao)度(du)相關的(de)工具與系(xi)統，VRE難以有(you)效納入(ru)調(diao)度(du)計(ji)劃。VRE接入(ru)后，電力(li)公司(si)需要按照優先調(diao)度(du)的(de)原則在滿(man)足系(xi)統安全(quan)約束的(de)條件下制(zhi)定(ding)充分的(de)日(ri)前(qian)發電計(ji)劃，體現VRE并網的(de)經濟性；同(tong)時(shi)根據VRE的(de)日(ri)內出力(li)，不斷(duan)更新調(diao)整(zheng)機(ji)組的(de)調(diao)度(du)順(shun)序(xu)，優化機(ji)組出力(li)。對于實時(shi)調(diao)度(du)層(ceng)面，目前(qian)還(huan)較難實現，需要足夠的(de)旋轉備用進行(xing)支撐。

4）友(you)好并網(wang)(wang)(wang):由于(yu)相(xiang)關(guan)的(de)VRE電站項目較少(shao)，當(dang)前西非各國(guo)電力公司對電力電子(zi)設備(bei)性能認識有限(xian)。隨(sui)著(zhu)VRE比例的(de)不斷提(ti)高，需要注意VRE發(fa)電的(de)并網(wang)(wang)(wang)支撐功能及并網(wang)(wang)(wang)標準(zhun)制定(ding)，對新建VRE發(fa)電設備(bei)及場站的(de)并網(wang)(wang)(wang)提(ti)出要求，以提(ti)高系統運行的(de)安全穩定(ding)性。

5）機(ji)組靈(ling)活(huo)(huo)性:隨著西非未來VRE接(jie)入(ru)比例增加，當進入(ru)第(di)3階段后，南部大(da)量的(de)水電(dian)及(ji)尼(ni)日利亞的(de)燃氣發電(dian)可(ke)(ke)以作為(wei)良好的(de)靈(ling)活(huo)(huo)性資源(yuan)，同時北部缺(que)水但具備豐富太陽能資源(yuan)的(de)地區(qu)，可(ke)(ke)以發展一定的(de)光熱(re)發電(dian)作為(wei)靈(ling)活(huo)(huo)性資源(yuan)支撐當地VRE的(de)并網消納(na)。在這些選項之外，西非大(da)量燃油燃煤機(ji)組的(de)靈(ling)活(huo)(huo)調節能力也是不(bu)可(ke)(ke)或缺(que)的(de)。

6）區(qu)域(yu)互(hu)(hu)聯與(yu)多(duo)能(neng)互(hu)(hu)補:大規模可再(zai)生(sheng)能(neng)源并網與(yu)消納需(xu)要(yao)不同(tong)區(qu)域(yu)電(dian)(dian)(dian)網的(de)互(hu)(hu)聯，以充分利用(yong)多(duo)樣化電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)之間(jian)的(de)多(duo)能(neng)協同(tong)作用(yong)。西非各(ge)國(guo)裝機(ji)容(rong)量(liang)普遍較低(di)，通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)網跨(kua)國(guo)互(hu)(hu)聯共享(xiang)該(gai)地(di)區(qu)的(de)發電(dian)(dian)(dian)和備(bei)用(yong)容(rong)量(liang)，對(dui)于各(ge)國(guo)接入大量(liang)VRE至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。

7）電(dian)源(yuan)和(he)電(dian)網(wang)(wang)協(xie)調(diao)規(gui)(gui)劃：在西非，大部(bu)(bu)分(fen)可(ke)再(zai)生能源(yuan)資源(yuan)位于(yu)偏(pian)遠(yuan)地區，電(dian)力(li)需求較低(di)，考慮各(ge)種約(yue)束的(de)電(dian)源(yuan)和(he)電(dian)網(wang)(wang)協(xie)調(diao)規(gui)(gui)劃可(ke)以(yi)避免(mian)未來棄(qi)(qi)風棄(qi)(qi)光現象的(de)發(fa)生。目前西非大部(bu)(bu)分(fen)電(dian)力(li)部(bu)(bu)門為(wei)垂直一(yi)體(ti)化結構，這(zhe)有(you)助(zhu)于(yu)電(dian)源(yuan)和(he)電(dian)網(wang)(wang)的(de)協(xie)調(diao)規(gui)(gui)劃，避免(mian)VRE的(de)盲目開發(fa)。

展望

西非(fei)國(guo)(guo)家對(dui)當地可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)發(fa)(fa)電及電網設備、系(xi)統、技術、能力不(bu)足的(de)擔心影響了大(da)規(gui)(gui)模(mo)利用(yong)(yong)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)的(de)信心，技術和(he)經(jing)(jing)驗共享對(dui)西非(fei)各國(guo)(guo)理解(jie)本國(guo)(guo)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)并(bing)網規(gui)(gui)劃與運行問(wen)題，以(yi)(yi)及如何在本國(guo)(guo)電力系(xi)統中應(ying)用(yong)(yong)相關(guan)的(de)技術具有重(zhong)要作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。中國(guo)(guo)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)發(fa)(fa)展經(jing)(jing)驗表明(ming)，大(da)規(gui)(gui)模(mo)開發(fa)(fa)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)并(bing)接入電力系(xi)統是可(ke)以(yi)(yi)實(shi)現的(de)，這為具有大(da)規(gui)(gui)模(mo)水電及太陽(yang)能開發(fa)(fa)潛力的(de)部分西非(fei)國(guo)(guo)家開辟(pi)了光明(ming)的(de)道路。中國(guo)(guo)和(he)西非(fei)在可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)能源(yuan)領域發(fa)(fa)揮(hui)互補(bu)優勢，深(shen)度合作(zuo)(zuo)，對(dui)于(yu)推動西非(fei)可(ke)持續發(fa)(fa)展將發(fa)(fa)揮(hui)重(zhong)要作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。