2012年6月，我國并網(wǎng)風電5258萬千瓦，取代美國成為世界第一風電大國。國家電網(wǎng)調(diào)度范圍并網(wǎng)風電5026萬千瓦，自2006年以來，年均增長率為87.4%。國家電網(wǎng)成為全球接入風電規(guī)模最大、增長速度最快的電網(wǎng)。
國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪告訴記者，通過不懈努力和扎實工作，國家電網(wǎng)在風電規(guī)劃、調(diào)度管理、技術(shù)標準等各個方面取得了長足進步，對風電發(fā)展規(guī)律和特性不斷加深認識，風電規(guī)模從小到大，標準從無到有，技術(shù)從跟隨到領(lǐng)先，大電網(wǎng)運行大風電能力處于世界領(lǐng)先水平。
顯著成果來之不易
“我們用5年多的時間走過了美國、歐洲15年風電發(fā)展歷程，實現(xiàn)了風電從200萬千瓦到5000萬千瓦的跨越，發(fā)展成果來之不易。”國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪說。
自2006年以來，隨著國家對新能源和可再生能源的重視，我國風電發(fā)展進入“井噴期”。與此同時，風電技術(shù)發(fā)展落后、相關(guān)標準缺乏、風電發(fā)展盲目性與風電快速發(fā)展之間的矛盾也日益突出。如何更好更快地規(guī)范風電的發(fā)展，同時制定統(tǒng)一標準，盡最大努力消納風電，成為擺在國家電網(wǎng)公司面前的難題。
為此，國家電網(wǎng)做了大量艱苦而卓有成效的工作。
依托新一代智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，國家電網(wǎng)公司加強統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理，多措并舉，著力提升風電并網(wǎng)和消納水平。一是充分挖掘省級電網(wǎng)調(diào)峰潛力?？茖W安排調(diào)度運行方式，統(tǒng)籌火電、水電機組運行，最大限度地實現(xiàn)風電在省級電網(wǎng)的就地消納。“三北”地區(qū)各省通過水電、火電(含供熱機組)、抽水蓄能電站實現(xiàn)與風電的互補運行，取得了顯著效果。二是充分發(fā)揮大電網(wǎng)整體消納風電的能力。通過優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)的運行方式，實現(xiàn)風能資源跨省區(qū)調(diào)度和大范圍消納。東北、西北電網(wǎng)建設(shè)了風電功率自動控制系統(tǒng)，每5分鐘動態(tài)調(diào)整風電計劃，最大限度地利用跨省通道輸送風電。三是全面提升風電運行監(jiān)測水平。建立風功率預(yù)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了風電可監(jiān)測、可預(yù)報、可調(diào)控。建成覆蓋26個省、全部570座風電場的新能源調(diào)度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了風電場與電網(wǎng)互聯(lián)互通。
2011年國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)風電年發(fā)電量達到706億千瓦時，較2006年增長了28.2倍，年均增長96%。2006年至2011年，風電年平均利用小時數(shù)達到1992小時，2010年達到2095小時，與歐美風電大國大體相當。
2006年以來，國家電網(wǎng)累計投資458億元，建成風電并網(wǎng)線路2.53萬公里，新(擴)建變電站420座。
在科學消納風電的同時，國家電網(wǎng)公司在國家和行業(yè)標準相對滯后的情況下，加快標準體系建設(shè)，研究制定了一系列標準和規(guī)范，編制修訂了22項企業(yè)標準。
該公司針對風電場與電網(wǎng)協(xié)調(diào)配合的核心技術(shù)和關(guān)鍵問題，及時頒布《風電場電氣系統(tǒng)典型設(shè)計》、《風電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、《風電調(diào)度運行管理規(guī)范》，有效解決了風電場建設(shè)沒有規(guī)范、接入電網(wǎng)沒有標準等問題。
面對風電與電網(wǎng)規(guī)劃前期不同步、建設(shè)工期不匹配等困難，國家電網(wǎng)公司積極跟蹤風電項目進展，主動與風電業(yè)主協(xié)調(diào)配合，及時調(diào)整配套電網(wǎng)工程建設(shè)時序，超前開展前期工作，千方百計加快風電送出工程建設(shè)，盡最大努力滿足了風電接入電網(wǎng)的需要。
2011年，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)域內(nèi)發(fā)生8起風電大規(guī)模脫網(wǎng)事故，主要發(fā)生在甘肅河西走廊、張家口張北等風電場密集區(qū)域，嚴重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。電監(jiān)會發(fā)布調(diào)查報告，認為事故主要原因在于風機低電壓穿越能力缺陷。
低電壓穿越能力本該是風機“標準配置”，加之酒泉、張北等地的風電場分布呈現(xiàn)大規(guī)模密集并網(wǎng)特點，一家脫網(wǎng)很容易引發(fā)“連鎖效應(yīng)”，導(dǎo)致大范圍脫網(wǎng)事故。為此，國家電網(wǎng)公司集中力量開展風電反事故措施和檢測工作，督導(dǎo)經(jīng)營區(qū)域內(nèi)570座風電場共36022臺風電機組進行以低電壓穿越為主的安全整改工作，累計組織技術(shù)小分隊300余批次、技術(shù)人員1000余人次，為發(fā)電企業(yè)的全面整改提供技術(shù)支持。國家電網(wǎng)公司還編制了風電并網(wǎng)服務(wù)指南，舉辦600余次風電場運行人員崗前培訓，培訓風電場運行管理人員近萬人次。
這些都為風電大規(guī)模并網(wǎng)及風電場安全運行提供了支持。
風電消納世界難題
盡管在不到6年時間，國家電網(wǎng)公司實現(xiàn)5000多萬千瓦的并網(wǎng)，但是隨著我國風電的繼續(xù)快速發(fā)展，如何在目前的基礎(chǔ)上繼續(xù)大規(guī)模并網(wǎng)消納，是一個巨大挑戰(zhàn)。
在國家電網(wǎng)看來，風電、太陽能等新能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是解決消納問題。從國際經(jīng)驗看，大規(guī)模的風電有效消納和利用是世界性難題。
風能不同于常規(guī)的能源，它有三個特點：間歇性、隨機性和難以預(yù)測性。
此外，我國雖然發(fā)電裝機十億多千瓦，但風電消納問題依然突出，這與我國的風電本身的自然稟賦和能源結(jié)構(gòu)有著重要關(guān)系。
首先，我國風電主要集中在三北地區(qū)(東北、西北、華北北部)，其風電并網(wǎng)裝機容量占全國風電總裝機容量的90%，規(guī)模大，且遠離負荷中心，就地消納市場有限。
其次，三北地區(qū)電源結(jié)構(gòu)單一、靈活調(diào)節(jié)比重不足2%，特別是冬季供熱機組多，根本沒法調(diào)峰，否則就影響供熱。冬季負荷最低的時候，與供熱機組最小出力基本相等，再發(fā)風電就高于負荷，根本沒法平衡，在這種情況下，再多的風電都只能放棄。如果快速調(diào)峰問題得不到解決，三北地區(qū)難以適應(yīng)風電更大規(guī)模建設(shè)的要求。
“現(xiàn)在能消納5000多萬千瓦風電，也是我們在區(qū)域電網(wǎng)、區(qū)域之間有一定聯(lián)網(wǎng)，加上統(tǒng)一調(diào)度、能夠統(tǒng)一安排負荷，才能實現(xiàn)這樣的消納水平。”舒印彪說。
在舒印彪看來，目前我國三北地區(qū)風電比重達到20%，受多種因素制約，進一步大規(guī)模發(fā)展風電的空間已經(jīng)沒有了。但從全國看風電占全國裝機比重只有5%。因此若要繼續(xù)大力發(fā)展風電，就必須開發(fā)中東部、甚至全國消納市場的潛力。
全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行
今年7月，國家能源局發(fā)布了《風電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，提出了我國2011～2020年風電的發(fā)展目標、開發(fā)布局和建設(shè)重點，其中，規(guī)劃風電2015年并網(wǎng)裝機容量達到1億千瓦，2020年超過2億千瓦。根據(jù)國家規(guī)劃，重點建設(shè)河北、蒙東、蒙西、吉林、甘肅、山東、江蘇、新疆和黑龍江等9個大型風電基地，到2015年，這9大基地裝機容量總計達到7900萬千瓦以上。
這就要求必須加快這些地區(qū)電力外送通道建設(shè)，使三北地區(qū)風電在中東部地區(qū)消納，促進大型風電基地的開發(fā)和高效利用。
國家電網(wǎng)電力科學研究院院長肖世杰認為，若要大幅度提高風電消納水平，必須借助全國的大市場、借助全國抽水蓄能電站的調(diào)峰能力，在全國大范圍消納。目前的難題是大區(qū)之間的聯(lián)系太薄弱、沒有形成全國統(tǒng)一的大市場和與之相適應(yīng)的全國聯(lián)網(wǎng)能力，難以適應(yīng)未來風電大規(guī)模發(fā)展和在更大范圍優(yōu)化配置的需要。
在肖世杰看來，風電出力的間歇性和波動性特點是導(dǎo)致風電并網(wǎng)及消納困難的根本原因。要有效解決這一難題，需要從電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)調(diào)度運行等方面著手，尤其要求電網(wǎng)實行統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理、全國聯(lián)網(wǎng)。
據(jù)了解，我國風電資源主要集中在三北地區(qū)，但這些地方又難以實現(xiàn)大規(guī)模風電就地消納。我國生產(chǎn)力水平與包括風電在內(nèi)的一次能源資源呈逆向分布，這客觀上決定了我國能源發(fā)展必須走集中開發(fā)、大范圍資源優(yōu)化配置的道路。加快建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)，對三北地區(qū)豐富的風電資源、太陽能資源、煤電資源實施綜合開發(fā)、互濟配合、打捆外送，在全國范圍優(yōu)化配置，提高風電的消納能力和電網(wǎng)的安全承載能力。
