中國儲能網(wǎng)訊：大規(guī)模風電的消納一直是世界性難題，我國風電資源條件和系統(tǒng)調(diào)峰能力與國外差距很大，風電消納問題更為突出。面對我國風資源集中、規(guī)模大、遠離負荷中心、難以就地消納等現(xiàn)狀，相關(guān)政府部門、電網(wǎng)企業(yè)將通過加快發(fā)展電網(wǎng)友好型可再生能源技術(shù)、進行大規(guī)模儲能技術(shù)研究、發(fā)展智能電網(wǎng)及分布式能源系統(tǒng)、微電網(wǎng)等途徑來解決風電消納難題。
大力發(fā)展新能源是我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，然而，去年發(fā)生的風電大規(guī)模脫網(wǎng)事故，不僅影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，也使得風電并網(wǎng)、尤其是消納問題受到社會的廣泛關(guān)注。那么，風電并網(wǎng)和消納的核心問題是什么?如何才能進一步加大風電消納力度，實現(xiàn)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》的指標?如何推動我國風電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展呢?近日《中國能源報》記者帶著這些問題采訪了國家電網(wǎng)公司以及遼寧、蒙東、河北等地方電力公司和風電企業(yè)。
風電可持續(xù)發(fā)展需要整體規(guī)劃
“整個電力系統(tǒng)是瞬間平衡，因此，努力將風電改造為電網(wǎng)友好型風電有利于推動可再生能源的應(yīng)用，”8月10日，遼寧省電力有限公司總工程師王芝茗告訴記者：“風電場開發(fā)要注重可持續(xù)性，風電資源不要一次性全開發(fā)完，不能再出現(xiàn)以前的‘跑馬圈地’現(xiàn)象，要有規(guī)劃的開發(fā)風電場，因為風電機組也在不斷優(yōu)化、改進，避免重復(fù)投資建設(shè)。”
去年，我國多個風電場發(fā)生了風機脫網(wǎng)事故，究其原因，是風機的低電壓穿越能力缺陷所致。對此，遼寧、蒙東等地要求新上風電機組必須具備低電壓穿越功能，并對此前安裝的風電機組進行低電壓穿越功能改造。8月10日下午，記者在華能阜新風力發(fā)電有限責任公司扎蘭山風電場采訪時了解到，該風場一期工程正在進行低電壓穿越測試。華能阜新風力發(fā)電有限責任公司副總經(jīng)理黃海燕告訴記者：“扎蘭山風電場一期工程組要采用的是華銳生產(chǎn)的1.5兆瓦風機，后續(xù)項目將優(yōu)選其他風機。”
據(jù)了解，我國風電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了2009年、2010年的快速發(fā)展階段后，從2011年下半年開始，各大發(fā)電集團開始放緩風電場的投資建設(shè)的步伐，各地方政府、電力公司對風電場項目的批復(fù)也有所控制，如棄風率超過20%的地區(qū)就不再審批新項目。一方面是由風電產(chǎn)業(yè)進入相對健康的發(fā)展階段;另一方面，由于外送通道沒有打開，風電消納問題嚴重，被迫降低發(fā)電小時數(shù)，以致影響到風電企業(yè)的效益，風電業(yè)主自然也放緩了開發(fā)速度。
“就好比是原來1個人吃一碗飯，現(xiàn)在10個人吃一碗飯，自然每人配給的量就少了。以遼寧電網(wǎng)為例，預(yù)計2015年風電裝機將達700萬千瓦，與原來預(yù)期接納能力差200—300萬千瓦，電網(wǎng)接納能力有限的矛盾就顯現(xiàn)出來。”王芝茗說，“而且，電網(wǎng)建設(shè)速度有限。風電場審批、建設(shè)一般要20多個月，配套的電網(wǎng)建設(shè)從規(guī)劃、審批到建完，一般要40多個月。”
能源基地消納風電能力有限
加快外送通道建設(shè)才治本
8月11日，記者在蒙東通遼供電公司了解到，目前該公司經(jīng)營范圍內(nèi)的風電裝機已達350多萬千瓦，占通遼地區(qū)總裝機容量的46.53%。截至2012年6月底，通遼風力發(fā)電達21.07億千瓦時，占全社會用電量的比重超過20%。通遼供電公司發(fā)展策劃部主任李文學告訴記者：“這是在合理調(diào)度、盡量壓火電上清潔能源，并保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、大多數(shù)客戶正常用電的情況下讓風電出力的最大結(jié)果。”
據(jù)了解，2008年通遼風電裝機僅9.9萬千瓦，目前為350多萬千瓦，遠景規(guī)劃為1500余萬千瓦。通遼供電公司工會主席于成勇對此表示：“隨著通遼風電裝機進一步增加，我們不可能無限度的繼續(xù)壓低火電出力，否則不僅將影響到火電廠的生產(chǎn)、效益，還將對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。”目前通遼供電公司正在給經(jīng)營區(qū)域內(nèi)各大電網(wǎng)加裝安穩(wěn)裝置，將在8月底投運，屆時可大幅提高風電并網(wǎng)能力。如科爾沁500千伏電網(wǎng)上送能力原為50萬千瓦，加裝安穩(wěn)裝置后，可以提高至190萬千瓦。
“但是，加裝安穩(wěn)裝置等措施都治標不治本，畢竟通遼地區(qū)工業(yè)有限，不能完全消納。即使送給遼寧、吉林等地區(qū)，也不能從根本上解決風電的消納問題。一方面遼寧等地也在發(fā)展風電、核電，且遼寧的電解鎂等工業(yè)產(chǎn)業(yè)受宏觀經(jīng)濟影響很大，”李文學表示，“另一方面，當?shù)噩F(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否能承受這么多風電的擾動、波動都是問題。因此，要解決通遼甚至蒙東地區(qū)的風電消納，最終還需要特高壓電網(wǎng)將這些風電送到華東、華中、華南等缺電地區(qū)。”
面對未來風電并網(wǎng)消納的壓力，李文學進一步解釋說：“各種能源在電網(wǎng)中要有一個優(yōu)化比例，否則將影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。就目前看來，通遼500千伏的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已難以滿足風電發(fā)展的要求，電壓等級不高迫使我們必須控制風電出力。相比之下，特高壓電網(wǎng)的承載能力有極大提升，足夠支撐旋轉(zhuǎn)備用功能，不僅可大幅提高電網(wǎng)抗擾動、波動等能力，支撐大風電集群，還能有從根本上解決風電地消納問題。”
按照相關(guān)規(guī)劃，風電2015年并網(wǎng)裝機容量1億千瓦，2020年2億千瓦。增加的風電裝機主要集中在河北、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，這些地區(qū)往往難以實現(xiàn)就地消納。對此，國家電網(wǎng)新聞發(fā)言人張正陵指出：“為實現(xiàn)這一戰(zhàn)略目標，國家電網(wǎng)逐個研究各大型風電基地的出力特性，分析每個風電場的同時率、出力概率分布，按照由近及遠的原則，“先省內(nèi)、后區(qū)域、再全國”安排風電消納市場，統(tǒng)籌風電和其他電源建設(shè)，將‘三北’風電基地和‘三華’電力市場規(guī)劃為一個整體。”
實現(xiàn)可再生能源發(fā)展目標
仍需電網(wǎng)、風電場等多方協(xié)作
記者在遼寧、蒙東等地采訪時了解到，盡管這些地區(qū)風電裝機占當?shù)仉娫吹谋壤^高，如通遼的風電裝機甚至占到當?shù)仉娫幢戎貙⒔话?，但卻較好的解決了風電并網(wǎng)問題，華能阜新風力發(fā)電有限責任公司扎蘭山風電場、大唐新能源興盛風電場等從未出現(xiàn)過“跳機”事故，其中有哪些原因呢?
通遼、阜新等多位基層電力公司的負責人告訴記者，在國家電網(wǎng)的統(tǒng)一要求下，地方電力公司對所經(jīng)營地區(qū)內(nèi)風電場的可研、設(shè)計審查嚴格，嚴格檢測風電機組的低電壓穿越能力，同時嚴格把關(guān)風電場的線路、升壓站等驗收細節(jié)，再加上積極與風電業(yè)主協(xié)調(diào)配合，保證了風電的并網(wǎng)運行。據(jù)了解，現(xiàn)在風電場項目上馬必須要有“電網(wǎng)入網(wǎng)承諾”才能得到相關(guān)部門的批復(fù)。
作為風電場出力方，黃海燕告訴記者：“我們在風電場可研、規(guī)劃到建成投運，始終注重與電網(wǎng)企業(yè)密切溝通，注重配合電網(wǎng)的建設(shè)工期，使得扎蘭山風電場一期工程沒有出現(xiàn)并網(wǎng)問題。”
大唐(通遼)霍林河新能源有限公司副總工程師王叢發(fā)認為：“要保證風電場順利并網(wǎng)，必須要有中國電科院對風電機組進行‘低電壓穿越’檢測，風電場要安裝SVG動態(tài)無功補償裝置，配置功率遠程控制系統(tǒng)，同時風電場還要有較準確的風電預(yù)測系統(tǒng)，尤其是電網(wǎng)企業(yè)要配合做風力預(yù)測等方面的技術(shù)支持。”
據(jù)了解，前幾年開發(fā)風電時，風電機組生產(chǎn)商、風電開發(fā)商、電網(wǎng)企業(yè)等各方?jīng)]有溝通，各干各的，沒有統(tǒng)一的標準，沒有統(tǒng)一的技術(shù)要求。同時，風電企業(yè)沒有充分考慮電網(wǎng)運行規(guī)律，不太清楚電力系統(tǒng)要實時平衡，當時也沒有風電場風力預(yù)測、低電壓穿越……
張正陵指出：“面對風電與電網(wǎng)規(guī)劃前期工作不同步、建設(shè)工期不匹配等困難，國家電網(wǎng)積極跟蹤風電項目進展，主動與風電業(yè)主協(xié)調(diào)配合，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。截至目前，風電、電網(wǎng)各方對風電的相關(guān)標準、技術(shù)等已形成共識。”
大容量儲能技術(shù)仍待突破
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國風電集中的“三北”地區(qū)電源結(jié)構(gòu)單一，以火電為主，且供熱機組比重大，燃油燃氣及抽水蓄能等靈活調(diào)節(jié)電源不足2%，調(diào)峰能力有限，冬季調(diào)峰尤為困難。因此，遼寧、蒙東等電力公司的多位人士都向記者表示，隨著風電裝機比例越來越大，且風電裝機往往處于電網(wǎng)末端，能在當?shù)叵{最好，但要與經(jīng)濟環(huán)境相匹配，而“三北”地區(qū)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)往往難以消納這些風電。對此，國家電網(wǎng)副總經(jīng)理舒印彪指出：“大規(guī)模儲能研究是應(yīng)對大規(guī)?？稍偕茉吹募夹g(shù)之一，當?shù)叵{最大的問題就是儲能，大規(guī)模的風電就需要大規(guī)模的儲能。”
為進一步了解儲能技術(shù)在風電消納中所發(fā)揮的作用，8月14日，記者來到位于河北省張北縣的國家風光儲輸示范工程進行了采訪調(diào)查。據(jù)介紹，國家電網(wǎng)在河北省張北縣建設(shè)的國家風光儲輸示范工程一期工程已于2011年11月投產(chǎn)。記者在現(xiàn)場看到，一期工程由10萬千瓦風電、4萬千瓦光伏發(fā)電和2萬千瓦儲能組成。其中，儲能電站采用磷酸鐵鋰電池14兆瓦、鈉硫電池4兆瓦和液流電池2兆瓦，總?cè)萘?5兆瓦時，多類型儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)應(yīng)用規(guī)模居世界首位。
國網(wǎng)新源張家口風光儲輸示范電站有限公司儲能專責牛虎向記者介紹：“風電、光伏發(fā)電與儲能進行智能互補，送至220千伏變電站，使平穩(wěn)的電能送到千家萬戶。其中，儲能的作用并不單純是把風電、光伏發(fā)出的電儲存起來以后再送出，而是通過實時充放電對風電、光伏所發(fā)出的電進行平抑，使風電、光伏變得可控、可調(diào)、可調(diào)度，甚至接近常規(guī)的火電。”
國網(wǎng)新源張家口風光儲輸示范電站有限公司副總經(jīng)理徐明也強調(diào)：“國家風光儲輸示范工程的技術(shù)路線就是讓風電、光伏發(fā)電在接入電力系統(tǒng)時變的穩(wěn)定可靠，對電力系統(tǒng)的影響會越來越低，是解決風電消納的方法之一。”
然而，目前化學儲能的經(jīng)濟性還無法實現(xiàn)商業(yè)化運營。舒印彪指出：“國家風光儲輸示范工程的儲能技術(shù)是國際領(lǐng)先的，但目前儲能成本較高，達3.5—5萬元/千瓦時，因此大規(guī)模儲能技術(shù)要實現(xiàn)商業(yè)化還有待發(fā)展。”
因此，為進一步加大風電消納力度，國家電網(wǎng)建議，要加快調(diào)峰電源建設(shè)，深度挖掘火電機組調(diào)峰能力，加快快速調(diào)節(jié)電源建設(shè)，統(tǒng)籌新能源發(fā)展與其他電源發(fā)展，建設(shè)抽水蓄能電站等快速調(diào)節(jié)電源，研究壓縮空氣蓄能、電化學儲能等大規(guī)模蓄能技術(shù)及應(yīng)用。同時，加快跨區(qū)輸電通道建設(shè)，擴大新能源消納范圍。此外，完善配套政策，保障風電快速可持續(xù)發(fā)展。
