來源:新華網 | 0評論 | 5551查看 | 2016-04-12 17:42:00
最近,央視題為"甘肅千億風電基地停擺"的新聞報道播出后,“棄風棄光限電”問題一下在社會上引起廣泛關注。2015年全國風電平均利用小時數1728,平均棄風率接近15%,個別地區超過30%。其中,風能資源豐富的甘肅地區,平均風電利用小時數不及1200小時(如果沒有棄風限電,甘肅地區風電可利用小時數可以達到2100至2300小時)。
于是乎,針對棄風問題形成的原因、責任認定與解決方案,各路神仙紛紛登臺,各執一詞,外人聽的更是一頭霧水。本人查找了相關資料,請教了各路專家,咨詢了知情人士,才算是搞清楚了甘肅省風電棄風限電的來龍去脈和原因。忍不住說說。
在這些爭論中,關于棄風限電的原因,一些專家一直在強調風電的波動性,調峰能力的缺乏,輸電線路不足等所謂的技術障礙。不把這些技術問題厘清,會影響對棄風限電問題的正確認識和判斷。那我們先談談這些技術問題。
一、風電需要的調峰輔助服務比想象中的要少很多,所謂調峰能力不足不構成棄風限電的根本原因。
什么是調峰輔助服務?
電力具有區別其他一般商品的特殊物理屬性:電以光速傳輸,目前大規模電能存儲技術不成熟、不具經濟性。就是說發電、輸電、配電、用電要瞬時完成,所以電力系統運行必須保證實時平衡,即電力的發電量和用電量時刻保持一致。因此為保持電力實時平衡,電力系統中需要保留一部分旋轉備用電源,需要預留調頻調壓資源,預留重新啟動整個系統的黑啟動資源,以備不時之需。這些為保障電力系統正常運行所提供的資源,就是所謂的輔助服務。
電力系統實際運行過程中,電力調度中心根據次日負荷預測曲線、各類電源和電網運行和檢修狀況、電網和電源的運行約束等,制定次日各發電機組的開停機計劃和出力曲線,以使電力電量在當日的每個時間段在供需兩側保持實時平衡。但是由于影響電力系統運行的因素會出現預期之外的變化,比如突然的氣溫升高導致空調用電量的增加,某臺發電機組因故障意外停機,一個用電企業臨時性的停工等,都會造成在日前已經形成的電力電量平衡計劃安排,在生產運行日內出現不平衡的問題,要為這些隨時出現的臨時不平衡進行調整,或者增加、或者減少某些發電機組的出力,這就是調峰輔助服務。這里要強調的是,只有因為跟日前平衡計劃不一致而導致的機組向上或向下出力才屬于調峰輔助服務,不能把發電機組計劃內出力的波動混淆為調峰輔助服務。
風電具有波動性,但是自從風電功率預測技術普及以后,80%-90%的情況下是可以預測的,所以風電不能算是隨機性電源。所謂因風電導致的調峰輔助服務,應該僅僅是預測誤差部分的電力電量。所以,風電需要的調峰輔助服務比想象中的要少很多。這一點可以從其他國家的市場經歷中得到檢驗。德國的一項研究提供了這方面的數據。從2008年到2013年,德國的波動性可再生能源發電份額從7%上升到了13%,而同期電網的向上的調頻、調峰資源需求卻下降了20%,而向下的資源大體保持穩定。伴隨著風功率預測水平的提升、電網調度的進一步精細化、共享的網際備用,風電波動性帶來的調峰需求還會進一步下降。
二、討論風電對電力系統資源(包括發電容量和輸電線路容量的等)的占用,必須考慮風電發電的同時率問題。
因為風電場地理空間上的分布,所有的風電機組并不是同時發電的,所以風電存在一個同時率的問題,一般來說風電場幾乎從來不會達到其額定功率。也就是100萬千瓦的風電場,體現在電力系統內,并不是100萬千瓦,有95%的概率是運行在30-40萬千瓦的區間。風電場覆蓋范圍越大,同時率越低。甘肅酒泉地區的同時率大約是60%,也就是說,100萬千瓦的風電場,配套的送出工程按照60萬千瓦的輸送能力建設就可以基本保證全部上網,實際運行的時候,只要系統能提供30-40萬千瓦的負荷空間,就可以保障90%以上的風電順利消納。所以,風電正常運行對系統資源的占用會遠比人們想象的要低的多。
正如歐洲一項關于大規模風電并網研究報告給出的結論:要消納大量風電的電力系統的容量是由經濟和監管條例決定的,而非技術的或實際的限制條件。提高風電電量比例面臨的障礙,不是因為風電的不穩定性,而是因為既不自由也不公平的電力市場存在的一系列阻礙,再加上新技術與舊的行為模式和既有利益之間的沖突。到目前為止,公認的看法是風能可以滿足大型電網電力需求的20%,而不會造成任何嚴重的技術或實際問題。電力系統中擁有大量風電的西班牙、丹麥和德國等國家的風電經驗表明,在現有電網中可再生能源發電比例是否存在上限的問題是一個經濟和監管問題,而不是技術問題。
談清楚了技術問題,我們開始說說甘肅棄風限電到底因何而起。甘肅的風電裝機主要是在酒泉地區。酒泉地區的風電基地是2008年開始規劃建設的,雖然頂了千萬千瓦基地的名頭,實際國家能源局只規劃了380萬千瓦。大家不要小看了380萬千瓦,這在當時可是破天荒的數字,截至到2008年底,全國總的風電累積裝機也只有1783萬千瓦。當時的380萬千瓦,差不多是中國二十多年累積裝機的四分之一了。據悉,當時圍繞這個項目,各個部門進行了多方面的反復論證,一直到國家電網承諾建設酒泉接入西北主電網的雙回750千伏線路以后,才算正式落地。750千伏線路的輸電能力是300萬千瓦,一條送電,一條做事故備用,所以酒泉的380萬千瓦風電的送出消納應該是一點問題都沒有的。當時的規劃,包括輸送線路和消納市場,都是非常明確的。但是到了2010年年底,酒泉這個風電基地最終建成的時候,總的裝機規模達到了556萬千瓦。我了解到的情況是,這多出來的176萬千瓦,是甘肅省政府在國家能源局規劃之外,又核準建設了35個,每個4.95萬千瓦的風電場。(為什么每個風電場都是4.95萬千瓦,這個故事大家可以自己去網上搜索一下。)所以,要通過這條750千伏線路送出的總風電裝機容量達到了556萬千瓦,接近能源局核準的一倍。還有不幸的是,750千伏線路投運之后,按照國家電網的說法,西北網不夠堅強,因此輸送能力也不能達到設想的300萬千瓦,只能長期運行在260萬千瓦左右。即使是在這樣的情況下,參考上文所厘清的技術概念,只利用酒泉本地的輔助調節,這556萬千瓦的風電裝機,運行情況還是不錯的,基本上只是在局部時段有少量的棄風。
考慮(lv)到酒泉地(di)(di)區(qu)的風電送出能(neng)力已經飽和(he),2011年之后,國家能(neng)源局對(dui)甘(gan)肅(su)省的風電核準計劃,開始有意向酒泉以(yi)外的地(di)(di)方引導,包括武(wu)威金昌(chang)和(he)隴東(dong)地(di)(di)區(qu),鼓勵開發(fa)這(zhe)些區(qu)域就地(di)(di)消納的分散項目(mu)。如果(guo)按照(zhao)這(zhe)個思路走下去,可能(neng)甘(gan)肅(su)現在的情況就會不一樣。但是,事與愿(yuan)違。
酒泉風電基地項目建設的過程中,酒泉地區引進了一批風電裝備制造企業。(關于資源換產業,大家也可以上網查一查,這也是我國風電發展史上另一個無可奈何的故事。)酒泉基地556萬千瓦項目投產之后,這些企業沒有了市場,就準備撤退了,但是裝備制造企業是地方的一個大稅源,為了留住這些制造業,同時增加投資,不管是酒泉還是甘肅省都開始積極的推動酒泉風電基地二期建設,一開始規劃了800萬千瓦,后來覺得在如何消納的問題上,實在不能自圓其說,就改成兩步走,變成先規劃建設300萬千瓦,然后待條件具備再規劃另外的500萬千瓦。其間中央和地方,是如何博弈的,外人不得而知。最終在酒泉風電基地二期項目是否上馬的博弈中,甘肅省勝出。不過在國家能源局的批復文件上,也明確了規劃建設的300萬千瓦,要在西北電網消納。這個批復里埋下的在西北電網消納的條件,也成為后來誰該承擔責任的爭議焦點。所謂的在西北電網消納,國家能源局的期望是,國家電網再建一條酒泉到蘭州的750千伏線路,提高酒泉到西北主網的輸送能力。誰知道2012年國家能源局對酒泉二期項目批復后,2013年國務院下放了風電項目的核準權限,酒泉基地二期300萬千瓦就完全成為甘肅省自己的內部事務。關于在西北電網消納的要求,以及是不是要建設新的酒泉到西北主網的聯絡線來落實,就無人提起了。我為此還專門去咨詢過一些業內人士,還有各大設計院,大家都一致認為,在整個酒泉二期建設過程中沒有規劃建設任何與西北主電網的聯結線,連基本的設想都沒提過。于是2014年底,酒泉風電基地二期第一批300萬千瓦風電就在沒有任何輸電通道,沒有任何消納方案的基礎上建成了,而且裝機還遠不止規劃的300萬千瓦。截至2014年年底,酒泉地區的風電累計裝機接近1000萬千瓦,全靠一條750千伏線路