能源布局：風(fēng)能與太陽(yáng)能資源優(yōu)勢(shì)明顯
風(fēng)吹一夜?jié)M關(guān)山。
河西走廊的春天正是刮大風(fēng)的時(shí)節(jié)，車行在茫茫戈壁灘上，大風(fēng)卷起的沙石劈里啪啦地敲打著車身，河西民諺云：“地上不長(zhǎng)草，風(fēng)吹石頭跑”“一年一場(chǎng)風(fēng)，從春刮到冬”， 當(dāng)?shù)厝藨蚍Q：“我們這里兩個(gè)清潔工，一個(gè)東風(fēng)，一個(gè)西風(fēng)”。這里年平均風(fēng)速高達(dá)8.3米/秒，每天都在刮著四五級(jí)的大風(fēng)，讓人們苦不堪言。然而，曾經(jīng)的風(fēng)害如今卻是寶貴的資源。
甘肅是風(fēng)能資源大省，據(jù)測(cè)算，理論儲(chǔ)量為2.37億千瓦，位居全國(guó)第五。走廊西端的酒泉地區(qū)是季風(fēng)的源頭，年平均有效風(fēng)功率在每平方米150瓦以上、有效風(fēng)速時(shí)數(shù)6000多小時(shí)，風(fēng)機(jī)年滿負(fù)荷發(fā)電小時(shí)數(shù)可達(dá)2300小時(shí)。
2006年年初，甘肅省提出“建設(shè)河西風(fēng)電走廊，打造西部陸上三峽”。截至2012年3月底，甘肅電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)40座，風(fēng)電機(jī)組3957臺(tái)，裝機(jī)容量560.11萬(wàn)千瓦，占全網(wǎng)總裝機(jī)容量20.18%。按照規(guī)劃，2015年酒泉風(fēng)電基地裝機(jī)容量將達(dá)到1270萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于三峽工程裝機(jī)容量的三分之二;到2020年，酒泉市風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦，總投資達(dá)1200多億元，這將是我國(guó)繼西氣東輸、西電東送、青藏鐵路之后西部大開(kāi)發(fā)的又一標(biāo)志性工程。
除了風(fēng)能，甘肅還有豐富的太陽(yáng)能資源。甘肅省年太陽(yáng)總輻射值為每平方米480萬(wàn)~640萬(wàn)千焦耳，是我國(guó)太陽(yáng)能最為豐富的三個(gè)區(qū)域之一。
在酒泉市能源局的會(huì)議室里，掛著兩張地圖，一張是《甘肅酒泉千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地十二五規(guī)劃布局圖》，另一張是《酒泉市光電基地規(guī)劃布局圖》。酒泉市全年太陽(yáng)總輻射量可達(dá)到每平方米600萬(wàn)～700萬(wàn)千焦耳，年平均日照時(shí)數(shù)3300小時(shí)，是全國(guó)理想的太陽(yáng)能電力開(kāi)發(fā)地區(qū)。目前酒泉地區(qū)已建成太陽(yáng)能光伏發(fā)電站11座，裝機(jī)容量8.6萬(wàn)千瓦，占全網(wǎng)總裝機(jī)1.14%。今年光伏發(fā)電將新建裝機(jī)13.2萬(wàn)千瓦，到2015年，規(guī)劃光電裝機(jī)容量將達(dá)到200萬(wàn)千瓦。
河西“風(fēng)光”無(wú)限好，資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，讓甘肅人看到了無(wú)限潛力與希望。酒泉形成了全國(guó)最大的風(fēng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，園區(qū)規(guī)劃建設(shè)3年來(lái)，風(fēng)電裝備制造業(yè)銷售收入累計(jì)達(dá)到432億元。據(jù)酒泉市能源局提供的數(shù)據(jù)顯示，截至2010年年底，酒泉風(fēng)電累計(jì)完成投資524億元，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)所帶來(lái)的GDP占到酒泉全市GDP的三分之一。而新能源及上下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展不僅為甘肅經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力，還帶動(dòng)了第三產(chǎn)業(yè)、勞務(wù)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
發(fā)展現(xiàn)狀：電網(wǎng)通道基本滿足風(fēng)電送出需要
酒泉曾經(jīng)創(chuàng)下兩年之內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)新增10倍的奇跡。但是，2011年7月，當(dāng)酒泉風(fēng)電基地建設(shè)二期300萬(wàn)千瓦工程的建設(shè)方案終于獲得國(guó)家能源局批復(fù)的時(shí)候，整個(gè)2011年酒泉地區(qū)卻“靜悄悄”，并無(wú)一臺(tái)新的風(fēng)機(jī)立起。
風(fēng)電發(fā)展的速度放緩，一部分原因在于限電、“棄風(fēng)”現(xiàn)象嚴(yán)重。
日前，中國(guó)可再生能源研究會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)在其官方網(wǎng)站上公布了2011年我國(guó)風(fēng)電限電情況初步統(tǒng)計(jì)報(bào)告。此次調(diào)查對(duì)包括內(nèi)蒙古、吉林、廣東、甘肅、新疆等10個(gè)省(市、自治區(qū))內(nèi)的部分風(fēng)電企業(yè)，在2011年全年由于電網(wǎng)調(diào)度限制風(fēng)電出力造成的發(fā)電量損失情況進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)。報(bào)告顯示，甘肅限電比例最高，為25.25%。
25.25%，這意味著風(fēng)電有四分之一的電量被限制掉了。“棄風(fēng)”現(xiàn)象確實(shí)客觀存在，但問(wèn)題的矛頭該指向哪里?
2011年2月，風(fēng)電史上最大規(guī)模的風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故發(fā)生后，在國(guó)家電監(jiān)會(huì)、國(guó)家能源局等主管部門的要求下，酒泉風(fēng)電基地多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行了技術(shù)改造。國(guó)家電網(wǎng)公司也即刻出臺(tái)《防止風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)重點(diǎn)措施》，就出現(xiàn)事故的各方面原因提出要求，隨后，酒泉風(fēng)電地區(qū)大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)和機(jī)組的低電壓穿越能力改造工作拉開(kāi)大幕。而要進(jìn)行如此大規(guī)模的技術(shù)改造，酒泉風(fēng)電基地的機(jī)組運(yùn)行必然會(huì)受到大面積的影響，造成酒泉地區(qū)本身發(fā)電減少，這是導(dǎo)致甘肅“棄風(fēng)”現(xiàn)象嚴(yán)重的主要原因。
而另一個(gè)原因，這里的風(fēng)電出力功率低，電網(wǎng)長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。存在“棄風(fēng)”現(xiàn)象?此前，一家風(fēng)電場(chǎng)甚至給自己算了筆賬，如果滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，他們一年被限的風(fēng)電就會(huì)多達(dá)2億多千瓦時(shí)，折合成5角2分的上網(wǎng)價(jià)，其年損失就會(huì)有1個(gè)多億。
對(duì)此說(shuō)法，國(guó)投酒泉第一風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)理朱懷英不以為然。“賬不能這么算。一天24小時(shí)里風(fēng)場(chǎng)滿發(fā)的情況一般也就幾十分鐘，哪能以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況來(lái)算賬?一年365天風(fēng)機(jī)天天轉(zhuǎn)，時(shí)時(shí)發(fā)，那這里還不成了風(fēng)窟窿?”
甘肅省電力公司調(diào)度控制中心主任曹銀利告訴記者：“現(xiàn)在風(fēng)電送出通道容量是220萬(wàn)千瓦，而風(fēng)電裝機(jī)有560萬(wàn)千瓦，乍一看，好像是電網(wǎng)‘不給力’。但實(shí)際情況是，風(fēng)電和別的電源不一樣，風(fēng)電滿發(fā)的情況在一年中連1%的時(shí)間都達(dá)不到，90%以上的時(shí)間風(fēng)電出力還達(dá)不到最大功率的65%。風(fēng)好的時(shí)候，甘肅電網(wǎng)一天發(fā)電5000萬(wàn)千瓦時(shí);沒(méi)有風(fēng)的話，連100萬(wàn)千瓦時(shí)都發(fā)不了。”
根據(jù)甘肅公司調(diào)度控制中心的報(bào)告顯示，甘肅全網(wǎng)風(fēng)電出力主要集中在5%~35%裝機(jī)容量區(qū)間，出現(xiàn)時(shí)間頻率為54%，而65%以上裝機(jī)容量區(qū)間出現(xiàn)時(shí)間頻率僅為4%。由此可推算，目前酒泉風(fēng)電基地95%概率下風(fēng)電最大出力約為220萬(wàn)~230萬(wàn)千瓦左右，電網(wǎng)通道基本可以滿足目前酒泉地區(qū)風(fēng)電送出的需要。
說(shuō)起“棄風(fēng)”，曹銀利說(shuō)：“水電站在夏季洪峰來(lái)臨時(shí)也要開(kāi)閘泄洪，‘棄水’現(xiàn)象既然這么正常，‘棄風(fēng)’當(dāng)然也是同樣的道理。風(fēng)電的特點(diǎn)就在于隨機(jī)性和間歇性，不能以風(fēng)電的最大發(fā)電能力來(lái)要求電網(wǎng)的接納能力。”
朱懷英對(duì)此表示認(rèn)同：“作為發(fā)電企業(yè)，我們當(dāng)然希望不限電，發(fā)多少就并網(wǎng)多少。不過(guò)從經(jīng)濟(jì)角度考量，安裝一臺(tái)風(fēng)機(jī)后就并網(wǎng)發(fā)電，對(duì)電網(wǎng)投資是極為苛刻的要求。如果要完全消納目前酒泉地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)5%極端大風(fēng)情況下尖峰電力的電量，電網(wǎng)企業(yè)投入將十分巨大，而且邊際效益將非常有限。電量損失肯定無(wú)法避免，這也是符合風(fēng)電實(shí)際運(yùn)行客觀規(guī)律的。”
盡管難度極大，國(guó)家電網(wǎng)公司仍為風(fēng)電并網(wǎng)和消納做了大量工作。截至2011年年底，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量4394萬(wàn)千瓦，較2010年年底增加1563萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)55%;消納風(fēng)電電量706億千瓦時(shí)，較2010年增加232億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)49%。優(yōu)先保障風(fēng)電送出工程建設(shè)，累計(jì)建成風(fēng)電并網(wǎng)線路2.62萬(wàn)千米，風(fēng)電送出匯集變電站(開(kāi)關(guān)站)25座，變電容量3770萬(wàn)千伏安，保證了風(fēng)電項(xiàng)目及時(shí)并網(wǎng)。
電網(wǎng)安全：電力調(diào)度與功率預(yù)測(cè)技術(shù)保障風(fēng)電入網(wǎng)
風(fēng)，來(lái)無(wú)影，去無(wú)蹤。電力調(diào)度與準(zhǔn)確的功率預(yù)測(cè)是風(fēng)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的首要條件。
2009年10月，甘肅電力調(diào)度通信中心承擔(dān)的大型集群風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)立項(xiàng)，這是為河西風(fēng)電量身打造的系統(tǒng)。
河西電網(wǎng)電源多、負(fù)荷低，主潮流自西向東輸送，限制斷面多，同時(shí)由于水電、風(fēng)電具有季節(jié)性，不同季節(jié)水、火、風(fēng)電間存在沖突，電網(wǎng)潮流變化較復(fù)雜……這些特點(diǎn)使得系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，既要考慮盡可能多發(fā)、多送風(fēng)電，又要確保電網(wǎng)安全，這是研發(fā)中的主要難點(diǎn)。結(jié)合河西電網(wǎng)的特點(diǎn)，甘肅電力調(diào)度通信中心確立了研發(fā)三項(xiàng)原則：在電網(wǎng)通道容許的情況下，風(fēng)電自由發(fā)電;在通道受限的情況下，風(fēng)電受約束發(fā)電;在風(fēng)電場(chǎng)之間，按照裝機(jī)容量等比例公平發(fā)電。
2012年5月6日，我們來(lái)到了瓜州甘肅中電酒泉風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，電場(chǎng)的電腦主屏幕控制系統(tǒng)顯示，當(dāng)前風(fēng)場(chǎng)出力為7600千瓦，還不到計(jì)劃額度的10%，正是風(fēng)場(chǎng)的“悠閑”時(shí)刻。忽然間，一陣大風(fēng)吹過(guò)，風(fēng)電場(chǎng)瞬時(shí)出力從7000千瓦上升到了4萬(wàn)多千瓦。值長(zhǎng)張建勇趕緊點(diǎn)了一下屏幕上的“申請(qǐng)出力”按鈕。不到5分鐘，系統(tǒng)便返回了新的配額，給風(fēng)場(chǎng)多加了5000千瓦發(fā)電量。隨即，風(fēng)場(chǎng)里4臺(tái)風(fēng)機(jī)歡快地轉(zhuǎn)了起來(lái)。
“誰(shuí)家有風(fēng)誰(shuí)家就發(fā)，我們都看得到其他風(fēng)場(chǎng)的出力情況，不會(huì)有誰(shuí)占著通道不發(fā)電的情況。這個(gè)系統(tǒng)為我們打造了一個(gè)公開(kāi)透明的平臺(tái)。”張建勇說(shuō)。
大型集群風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)由一個(gè)調(diào)度中心站、一個(gè)控制主站、9個(gè)風(fēng)電場(chǎng)控制子站等網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)根據(jù)河西電網(wǎng)通道裕度，計(jì)算出風(fēng)電最大出力，按照裝機(jī)容量等比例分配給各風(fēng)電場(chǎng)，這就是風(fēng)電場(chǎng)的出力上限。在風(fēng)力不足的情況下，風(fēng)電場(chǎng)在這個(gè)出力上限范圍內(nèi)正常發(fā)電;如果風(fēng)電場(chǎng)預(yù)測(cè)到大風(fēng)來(lái)臨，機(jī)組發(fā)電將超過(guò)出力上限，就可通過(guò)系統(tǒng)申請(qǐng)加出力，每5分鐘申請(qǐng)一次，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，把那些出力不足的風(fēng)電場(chǎng)的空閑容量調(diào)整給需要加出力的風(fēng)電場(chǎng)。這套系統(tǒng)的投運(yùn)，充分發(fā)揮了河西330千伏和750千伏輸電通道的出力，可根據(jù)電網(wǎng)送出通道的輸電可用容量實(shí)時(shí)調(diào)整所有風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，保證大風(fēng)期間線路送出功率不超穩(wěn)定上限運(yùn)行，又最大限度地利用輸送通道送電。
與大型風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)相比，風(fēng)電功率短期預(yù)測(cè)系統(tǒng)則是一個(gè)更為龐雜的工程。
位于蘭州的甘肅電力調(diào)度通信中心距離酒泉風(fēng)電基地近1000千米之遙，但這里能監(jiān)測(cè)到每一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和每一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。甘肅公司風(fēng)電技術(shù)中心主任汪寧渤介紹說(shuō)：“現(xiàn)在一半以上的風(fēng)電場(chǎng)已經(jīng)應(yīng)用了風(fēng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、短期和超短期預(yù)測(cè)系統(tǒng)以及無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)。風(fēng)能預(yù)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)未來(lái)兩個(gè)小時(shí)和幾天內(nèi)的風(fēng)速進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，每15分鐘向甘肅電力調(diào)度通信中心發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，調(diào)度中心根據(jù)不斷修正的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)下達(dá)上網(wǎng)指令，有效調(diào)配水、火電備用發(fā)電容量，減少備用容量，又可以提高風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)，減小風(fēng)能波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，保障電力系統(tǒng)及風(fēng)電場(chǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。”
發(fā)展趨勢(shì)：走遠(yuǎn)距離、大規(guī)模特高壓輸電道路
發(fā)展風(fēng)電，必須建設(shè)與之配套的調(diào)峰電源，火電仍然是目前最為可靠的調(diào)峰電源。如果要實(shí)現(xiàn)河西2000萬(wàn)千瓦風(fēng)電全部外送，那么就必須在“風(fēng)電走廊”再建2000萬(wàn)千瓦規(guī)模的水電或火電，但河西走廊極度缺水，不可能建大型水電站。同樣，因?yàn)榛痣娦枰洌彼ù笮突痣娨膊滑F(xiàn)實(shí)。
對(duì)此，甘肅省在加快河西走廊風(fēng)電基地建設(shè)的同時(shí)，正充分利用煤炭、水力和太陽(yáng)能等資源，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和火電、水電、光電的互補(bǔ)。“到‘十二五’末，甘肅電網(wǎng)全網(wǎng)風(fēng)、火、水、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量將超5700萬(wàn)千瓦。”甘肅公司發(fā)展策劃部主任王海濤說(shuō)。
“大水電、大火電、大風(fēng)電、大機(jī)組”的發(fā)展格局，決定了甘肅能源和電力發(fā)展必須走遠(yuǎn)距離、大規(guī)模特高壓輸電，并參與全國(guó)范圍內(nèi)資源優(yōu)化配置的道路，這是解決未來(lái)甘肅電力電量大量富余的現(xiàn)實(shí)途徑，也是甘肅建設(shè)電力輸出大省、實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化的迫切需要。
2011年4月，甘肅、湖南兩省政府簽署送電框架協(xié)議，預(yù)示著來(lái)自酒泉千萬(wàn)千瓦風(fēng)電基地的風(fēng)電和“打捆”火電將通過(guò)全長(zhǎng)2400千米、輸電能力達(dá)750萬(wàn)千瓦的±800千伏酒泉—湖南直流輸電線路送至湖南。
2012年5月，連接新疆與西北電網(wǎng)的第二條通道750千伏哈密南—沙州—魚(yú)卡—柴達(dá)木輸變電工程開(kāi)建，線路總長(zhǎng)2180千米，建成后可確保酒泉風(fēng)電基地二期第一批300萬(wàn)千瓦在西北網(wǎng)內(nèi)調(diào)峰運(yùn)行，滿足西北地區(qū)不斷增長(zhǎng)的用電負(fù)荷需求和酒泉新能源基地電能送出需要。
“十二五”期間，甘肅電網(wǎng)將徹底完成330千伏/110千伏為主網(wǎng)架向750千伏/330千伏為主網(wǎng)架的轉(zhuǎn)型升級(jí)。其中，河西電網(wǎng)將形成以750千伏敦煌(安西)、酒泉、河西(金昌)、武勝變?yōu)楹诵牡墓歉奢旊娋W(wǎng)架。王海濤說(shuō)：“到2015年年底，甘肅電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)由‘電力自我平衡、西北網(wǎng)架樞紐’向‘電力盈余外送、堅(jiān)強(qiáng)送端電網(wǎng)’的轉(zhuǎn)型，真正成為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。”
“‘第二通道’真是讓我們放了不少心，希望今年能拿到±800千伏直流特高壓的‘路條’，我們河西的風(fēng)和熱可就真正有了用武之地。”這是地方政府和發(fā)電、供電企業(yè)的共同期盼，讓這張捕風(fēng)的大網(wǎng)成為助飛甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力之翼。
