近年以來(lái)，有關(guān)主管部門(mén)積極研究制定包括風(fēng)電發(fā)展在內(nèi)的新能源發(fā)展規(guī)劃，印發(fā)了規(guī)范分散式風(fēng)電發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)等。筆者以為，為推動(dòng)風(fēng)電發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，還必須認(rèn)真研究、定量分析風(fēng)電發(fā)展相關(guān)重大問(wèn)題，以便得出科學(xué)可信的結(jié)論，支撐政府決策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
一、關(guān)于風(fēng)電發(fā)展目的與發(fā)展思路
我國(guó)風(fēng)電步入發(fā)展快車(chē)道已經(jīng)五、六年時(shí)間，現(xiàn)在來(lái)談發(fā)展思路問(wèn)題似乎有些過(guò)時(shí)?？墒聦?shí)上，要想轉(zhuǎn)變風(fēng)電發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)風(fēng)電優(yōu)化發(fā)展，一定要從理清思路入手。
首先是風(fēng)電發(fā)展的目的。我國(guó)發(fā)展風(fēng)電的目的，歸納一下主要應(yīng)該有這幾點(diǎn)：一是保障能源供應(yīng)；二是做好技術(shù)及產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)備，應(yīng)對(duì)未來(lái)可能的化石能源短缺；三是減少排放，保障15%承諾（指我國(guó)政府做出的2020年非化石能源比重達(dá)到15% 的承諾）的實(shí)現(xiàn)。前些天，讀到王駿先生《新能源發(fā)展探討》文章，文中提到了風(fēng)電密度低、成本高、不穩(wěn)定等幾個(gè)特性，筆者深以為然。從風(fēng)電自身特性和發(fā)展風(fēng)電目的看，目的一、二在現(xiàn)階段都是次要的，從保障能源供應(yīng)看，假定2020年能夠建成2億千瓦風(fēng)電，每年供應(yīng)一次能源占比不過(guò)2%～3%，即便風(fēng)電完全不發(fā)電其他形式的能源也可以補(bǔ)充；從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)備看，每年有一兩百萬(wàn)千瓦的新建規(guī)模就能夠維持重點(diǎn)企業(yè)發(fā)展，因此現(xiàn)階段發(fā)展風(fēng)電的主要應(yīng)聚焦在減少排放、保障15%承諾的實(shí)現(xiàn)上。
目前，我國(guó)核電與水電成本低于風(fēng)電，風(fēng)電發(fā)展需要通過(guò)電價(jià)附加補(bǔ)貼來(lái)支撐，所以要認(rèn)清發(fā)展風(fēng)電是需要付出額外成本的客觀現(xiàn)實(shí)，把核電、水電作為保障15%承諾而優(yōu)先發(fā)展的電源形式。發(fā)展風(fēng)電以完成15%承諾為目標(biāo)，為核電、水電做好補(bǔ)充。如果為發(fā)展風(fēng)電而發(fā)展風(fēng)電，任由企業(yè)盲目圈占資源，過(guò)度追求開(kāi)放規(guī)模，就會(huì)虛增電價(jià)附加，加重用戶負(fù)擔(dān)，提高整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成本，得不償失。
根據(jù)中電聯(lián)完成的電力工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃研究報(bào)告，2015年、2020年風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1億千瓦、1.8億千瓦即可支撐15%承諾實(shí)現(xiàn)，建議政府主管部門(mén)按此目標(biāo)制定風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化風(fēng)電布局，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整補(bǔ)貼政策，促進(jìn)規(guī)劃落實(shí)，防止無(wú)序發(fā)展。
二、關(guān)于全額收購(gòu)與適度棄風(fēng)
隨著我國(guó)西部、北部大型風(fēng)電基地集中規(guī)?；_(kāi)發(fā)，基地風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)的比重不斷增加，東北、內(nèi)蒙等地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)幾乎全部都存在棄風(fēng)現(xiàn)象，最嚴(yán)重的風(fēng)場(chǎng)棄風(fēng)接近理論發(fā)電量的20%。
從系統(tǒng)角度看，風(fēng)電棄風(fēng)主要是兩方面原因造成的：一是送出通道容量不足引起棄風(fēng)，考慮風(fēng)電機(jī)組發(fā)電同時(shí)率因素，風(fēng)電外送通道容量一般都低于地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)總量，在所有風(fēng)電機(jī)組均滿發(fā)情況下，就會(huì)出現(xiàn)通道容量不足而造成的棄風(fēng)，但這種情況出現(xiàn)概率很小，并不是大量棄風(fēng)的主要原因；二是系統(tǒng)調(diào)峰不足造成棄風(fēng)，風(fēng)電出力是由來(lái)風(fēng)的大小決定的，具有隨機(jī)性和不可控性，東北和華北地區(qū)電源以煤電為主，本來(lái)調(diào)峰能力有限，冬季受供熱影響，系統(tǒng)調(diào)峰能力更是嚴(yán)重不足，若是在負(fù)荷低估時(shí)段風(fēng)電大發(fā)，就必須棄風(fēng)以保障系統(tǒng)安全，這是目前造成風(fēng)電基地棄風(fēng)的主要原因。
為了減少調(diào)峰引起的棄風(fēng)現(xiàn)象，增加調(diào)峰電源（主要是抽水蓄能電站），提高系統(tǒng)調(diào)峰能力是技術(shù)上有效的手段。假設(shè)在建設(shè)風(fēng)電的同時(shí)，不配置調(diào)峰電源，不提高系統(tǒng)調(diào)峰能力，那么風(fēng)電機(jī)組將出現(xiàn)大量棄風(fēng)，而如果為了實(shí)現(xiàn)既定的風(fēng)電上網(wǎng)電量的目標(biāo)，就必須進(jìn)一步增加風(fēng)電建設(shè)規(guī)模，將增加整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本；假設(shè)在建設(shè)風(fēng)電的同時(shí)，配置大量的抽水蓄能機(jī)組，一方面固然減少甚至消除了風(fēng)電棄風(fēng)現(xiàn)象，但另一方面抽水蓄能電站的建設(shè)運(yùn)行也需要成本投入。因此，風(fēng)電究竟應(yīng)不應(yīng)該棄風(fēng)？風(fēng)電應(yīng)配套建設(shè)多大比例的蓄能機(jī)組？最佳的棄風(fēng)比例是多少？這些都是需要深入研究、定量分析后才能夠回答的問(wèn)題。
為了開(kāi)展研究，筆者構(gòu)建了簡(jiǎn)化模型，主要包括：假定系統(tǒng)為純火電系統(tǒng)，配置必要的調(diào)峰電源，在沒(méi)有風(fēng)電接入前，基本達(dá)到調(diào)峰平衡，同時(shí)，待接入的風(fēng)電比重不超過(guò)系統(tǒng)最大負(fù)荷的20%。發(fā)展風(fēng)電的目的主要是獲取清潔的能源，因此對(duì)模型開(kāi)展研究的邊界條件是系統(tǒng)接納固定的風(fēng)電上網(wǎng)電量，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)成本最低（等價(jià)于單位風(fēng)電上網(wǎng)成本最低）。
根據(jù)以上簡(jiǎn)化模型，并參照系統(tǒng)負(fù)荷特性、風(fēng)電出力特性等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組不配套蓄能機(jī)組、配套10%、20%，直到50%風(fēng)電機(jī)組等多種方案進(jìn)行了模擬和計(jì)算分析。結(jié)果表明，當(dāng)配套抽水蓄能占風(fēng)電比重10%-20%左右，風(fēng)電棄風(fēng)約5%-10%，此時(shí)單位千瓦風(fēng)電上網(wǎng)成本最小，在接納同樣風(fēng)電上網(wǎng)電量的條件下，整個(gè)系統(tǒng)成本最低。
通過(guò)模型的理論分析，我們認(rèn)識(shí)到，追求風(fēng)電百分之百消納是不經(jīng)濟(jì)的，為了達(dá)成相同的風(fēng)電上網(wǎng)電量的目標(biāo)，在系統(tǒng)調(diào)峰不足的情況下，可以適度棄風(fēng)，這樣才會(huì)使全系統(tǒng)成本最低。
三、關(guān)于大基地集中布局與低風(fēng)速地區(qū)布局
風(fēng)電大基地布局具有資源條件好、用地成本低、易于連片規(guī)模開(kāi)發(fā)和集中管理等優(yōu)勢(shì)，過(guò)去幾年中，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展主要集中在“三北”地區(qū)資源條件好的大型風(fēng)電基地布局發(fā)展，如內(nèi)蒙地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)超過(guò)800萬(wàn)千瓦，河西地區(qū)風(fēng)電超過(guò)500萬(wàn)千瓦。在大基地布局發(fā)展到一定階段后，問(wèn)題也隨著而來(lái)，最主要的就是風(fēng)電的送出與消納問(wèn)題。受此影響，大基地風(fēng)電棄風(fēng)比重逐年增加，經(jīng)營(yíng)效益不斷下滑。
鑒于大基地布局發(fā)展中遇到的問(wèn)題，大家把目光投向了低風(fēng)速地區(qū)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)可利用的低風(fēng)速資源面積約占風(fēng)能資源區(qū)的68%，且大多數(shù)接近電網(wǎng)負(fù)荷的受端地區(qū)，2011年國(guó)家批準(zhǔn)納入核準(zhǔn)計(jì)劃的2000多萬(wàn)千瓦風(fēng)電項(xiàng)目中，有約一半屬于低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目。
那么，從國(guó)家和全社會(huì)層面上，究竟是優(yōu)先發(fā)展大基地集中布局還是加快低風(fēng)速地區(qū)布局？在完成1億、1.8億規(guī)劃目標(biāo)中，大基地和低風(fēng)速地區(qū)的合理比重是多少？要回答這些問(wèn)題，就必須建立一套分析評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則，開(kāi)展大量的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)，并依據(jù)優(yōu)化理論進(jìn)行深入計(jì)算分析。由于全面細(xì)致的資料目前無(wú)法取得，筆者僅以個(gè)別案例予以說(shuō)明，供全面分析時(shí)借鑒。
關(guān)于評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。評(píng)價(jià)不同風(fēng)電發(fā)展方式時(shí)，首先要保證各方案下被電力系統(tǒng)吸納的風(fēng)電電量相同；其次，方案優(yōu)劣的判別，就是看在滿足以上要求的情況下，哪個(gè)方案系統(tǒng)的成本低，就是好方案，成本高，就是差方案。
關(guān)于大基地方案。作為算例，假定一個(gè)基地風(fēng)電項(xiàng)目位于內(nèi)蒙，單位造價(jià)7000元，理論年發(fā)電小時(shí)2600，棄風(fēng)比重10%，當(dāng)?shù)孛簝r(jià)450元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤，火電煤耗330克/千瓦時(shí)。
關(guān)于低風(fēng)速地區(qū)方案。假定一個(gè)項(xiàng)目位于安徽，單位造價(jià)7350元（考慮風(fēng)機(jī)成本、運(yùn)輸和安裝成本的差異情況，比大基地高約5%），理論年發(fā)電小時(shí)1800，棄風(fēng)比重為0，當(dāng)?shù)孛簝r(jià)1000元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤，火電煤耗320克/千瓦時(shí)。
關(guān)于方案評(píng)價(jià)。經(jīng)測(cè)算，在不考慮稅收、CDM和環(huán)境外部成本的條件下，大基地風(fēng)電實(shí)際利用的發(fā)電小時(shí)為2340小時(shí)，上網(wǎng)成本為0.45元/千瓦時(shí)，低風(fēng)速地區(qū)為0.6元/千瓦時(shí)；由于風(fēng)電發(fā)電的隨機(jī)性和不確定性，基本不考慮風(fēng)電的替代裝機(jī)效益，因此風(fēng)電1千瓦時(shí)上網(wǎng)電量帶來(lái)的系統(tǒng)成本節(jié)約為當(dāng)?shù)?千瓦時(shí)火電燃煤成本，其中大基地為0.15元/千瓦時(shí)，低風(fēng)速地區(qū)為0.32元/千瓦時(shí)；因此，大基地項(xiàng)目1千瓦時(shí)風(fēng)電上網(wǎng)所需的系統(tǒng)總成本為0.45-0.15=0.3元/千瓦時(shí)，低風(fēng)速地區(qū)項(xiàng)目1千瓦時(shí)風(fēng)電上網(wǎng)所需的系統(tǒng)總成本為0.60-0.32=0.28元/千瓦時(shí)。因此可以認(rèn)為，在上述邊界條件下，發(fā)展低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電優(yōu)于大基地風(fēng)電。
四、關(guān)于發(fā)展內(nèi)陸風(fēng)電與發(fā)展海上風(fēng)電
在陸上風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)企業(yè)也積極開(kāi)展了海上風(fēng)電的探索。截止目前，已經(jīng)建成江蘇如東潮間帶風(fēng)電場(chǎng)（3.2萬(wàn)千瓦）和上海東海大橋近海風(fēng)電場(chǎng)（10萬(wàn)千瓦），同時(shí)還有10多個(gè)潮間帶和近海風(fēng)電項(xiàng)目核準(zhǔn)在建，使我國(guó)成為歐洲國(guó)家以外海上風(fēng)電發(fā)展步伐最快的國(guó)家。同時(shí)，我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)階段海上風(fēng)電發(fā)展面臨很多復(fù)雜的困難和問(wèn)題，比如風(fēng)電場(chǎng)施工難度大、設(shè)備質(zhì)量不高、風(fēng)電場(chǎng)造價(jià)高經(jīng)濟(jì)性差、缺乏與近海及海洋利用規(guī)劃協(xié)調(diào)等。筆者認(rèn)為，上述問(wèn)題中，最核心、最應(yīng)該引起重視的是造價(jià)高、經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題將直接影響我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的總體布局。
經(jīng)初步了解，江蘇已建和在建的潮間帶風(fēng)電場(chǎng)單位千瓦投資在17000萬(wàn)元，年發(fā)電小時(shí)數(shù)2000-2300小時(shí)，上海東海大橋和一些在建的近海風(fēng)電場(chǎng)單位千瓦投資在22000萬(wàn)元，年發(fā)電小時(shí)數(shù)約2300小時(shí)，這些海上風(fēng)電的合理上網(wǎng)電價(jià)均應(yīng)在1.2元/千瓦時(shí)以上（合理上網(wǎng)電價(jià)指能夠覆蓋成本，并獲得合理投資收益的電價(jià)水平）。
我國(guó)“三北”地區(qū)風(fēng)電資源豐富，可開(kāi)發(fā)規(guī)模達(dá)數(shù)億千瓦，目前整體開(kāi)發(fā)率還很低，既然海上風(fēng)電成本高昂，而沿海地區(qū)又需要清潔能源，是否應(yīng)考慮將“三北”風(fēng)電輸送到東部沿海？
通過(guò)簡(jiǎn)單分析就可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)“三北”風(fēng)電基地風(fēng)電造價(jià)7000元/千瓦，發(fā)電小時(shí)2500～3000小時(shí)，風(fēng)電合理上網(wǎng)電價(jià)僅0.5～0.6元/千瓦時(shí)；從“三北”到華東負(fù)荷中心的輸電距離在1500～2500公里之間（呼和浩特～上海1500公里、酒泉～南通2500公里），以我國(guó)現(xiàn)已建成的向家壩～上海特高壓直流為例，工程輸電距離約2000公里，輸送容量640萬(wàn)千瓦，總投資230億元，折算單位投資為3600元/千瓦，輸電價(jià)格0.15元/千瓦時(shí)（利用小時(shí)4500小時(shí)，若利用小時(shí)2500小時(shí)則輸電價(jià)為0.27元/千瓦時(shí)）。綜合以上數(shù)據(jù)可以看到，將“三北”基地風(fēng)電通過(guò)特高壓直流工程輸送到華東沿海，風(fēng)電加上輸電工程總造價(jià)僅10600元/千瓦時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海上風(fēng)電單位造價(jià)；送電下網(wǎng)電價(jià)在0.7～0.9元之間，同樣低于海上風(fēng)電合理電價(jià)。若考慮在具備條件的送端風(fēng)火打捆，則輸電工程的利用率將大大提高，輸電成本進(jìn)一步下降，送電競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步提高。因此，在海上風(fēng)電技術(shù)取得突破、建設(shè)成本大幅度下降之前，應(yīng)優(yōu)先開(kāi)發(fā)風(fēng)資源條件好、建設(shè)成本低的陸上風(fēng)電，通過(guò)先進(jìn)輸電技術(shù)輸送到沿海負(fù)荷中心，替代大規(guī)模海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)。
習(xí)近平同志在《談?wù)務(wù){(diào)查研究》的講話中明確提出，調(diào)查研究不僅是一種工作方法，而且是關(guān)系黨和人民事業(yè)得失成敗的大問(wèn)題。針對(duì)以上風(fēng)電發(fā)展的觀點(diǎn)，筆者在現(xiàn)階段的分析中，對(duì)很多邊界條件進(jìn)行了簡(jiǎn)化，一些結(jié)論難免偏頗。為轉(zhuǎn)變我國(guó)風(fēng)電發(fā)展方式，推動(dòng)風(fēng)電科學(xué)健康發(fā)展，需要在總結(jié)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真貫徹落實(shí)習(xí)近平同志講話精神，進(jìn)一步深入調(diào)查問(wèn)題，細(xì)致分析研究。建議相關(guān)主管部門(mén)直接牽頭組織，就相關(guān)重大問(wèn)題，開(kāi)展深入調(diào)研，針對(duì)具體地區(qū)、具體點(diǎn)位，進(jìn)行更深入細(xì)致的計(jì)算和分析，并提出系統(tǒng)全面的研究報(bào)告，支撐我國(guó)風(fēng)電發(fā)展政策的調(diào)整和優(yōu)化。
