中國政府高度重視可再生能源發(fā)展，“十二五”規(guī)劃中對風(fēng)電等可再生能源發(fā)展制定了宏偉目標。中丹兩國雖相隔萬里，國內(nèi)情況也不盡相同，但風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)同樣面臨著挑戰(zhàn)。風(fēng)電占丹麥電力消費20%的有效實現(xiàn)及比例的進一步提高，以及嶄新的綠色能源系統(tǒng)的設(shè)計和部署，相關(guān)經(jīng)驗或許值得中國借鑒。
推動綠色能源系統(tǒng)變革
丹麥已經(jīng)深刻地意識到，風(fēng)能是能源系統(tǒng)重要組成部分。要消納更多風(fēng)電，實現(xiàn)風(fēng)電到2020年占電力消費比例50%的目標并最終實現(xiàn)零化石燃料消費，丹麥必須從現(xiàn)在開始對其能源系統(tǒng)進行大膽變革。所有這些政策和變革的出發(fā)點都基于社會經(jīng)濟成本最低化。
2010年9月，由丹麥氣候變化政策委員會出版的《綠色能源-丹麥之通往無化石燃料的能源系統(tǒng)之路》一書中指明，要在可再生能源生產(chǎn)和消費端同時提出變革方案，他們?yōu)橥七M能源系統(tǒng)變革提出八項建議。此外，該委員會提出的總計40條建議中，有14條是跨部門的總體立法，涉及激勵政策、稅收等方面的政策及研究。由此可見，能源系統(tǒng)的變革對于丹麥來說也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要政府、產(chǎn)業(yè)、研究單位等各方廣泛參與。
2012年3月，丹麥國會多票通過了2012~2020年最新的能源政策協(xié)定。該協(xié)定確定的目標有：到2020年，可再生能源在能源系統(tǒng)中占比將達35%，而風(fēng)電在丹麥電力消耗中占比將達50%。丹麥政府的目標是在2035年實現(xiàn)電力及供熱領(lǐng)域不使用化石能源，到2050年構(gòu)建零化石燃料的能源系統(tǒng)。
丹麥風(fēng)電占28%的實現(xiàn)路徑
如果只是把一小部分風(fēng)電接入電網(wǎng)，并不會有任何問題，但如果把成千上萬臺的風(fēng)機接入電網(wǎng)，就會帶來巨大難度。28%，對電力系統(tǒng)提出了一個挑戰(zhàn)，丹麥主要通過3種方式解決供需不平衡問題：負荷的經(jīng)濟調(diào)度，電力的國際進出口，調(diào)整其他發(fā)電電源的出力。
第一，負荷的經(jīng)濟調(diào)度。有效調(diào)度是確保電力系統(tǒng)供需平衡的有效方式。在歐洲，電力市場的職責(zé)就是確保負荷經(jīng)濟調(diào)度的動態(tài)最優(yōu)化，其功能在很大程度上是由一個調(diào)度中心控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。丹麥電網(wǎng)與歐洲電網(wǎng)互聯(lián)，并通過電力交易完成供需平衡。通常，歐洲的電力市場確保發(fā)出來的電都能被使用，以減少社會總供電成本。
第二，電力的國際進出口。丹麥的地域面積相對較小，因此有必要與他國聯(lián)網(wǎng)建成更加強大的電網(wǎng)，以使風(fēng)電在更大范圍內(nèi)被消納;反之，當(dāng)本地風(fēng)電出力較小時需要進口電力。事實上，電力富余時電價會下跌，多余的電力將被出口;而電力不足時，電價會上漲，不足部分需通過進口來彌補。丹麥風(fēng)電參與北歐四國電力市場調(diào)節(jié)，實現(xiàn)供需平衡。在一個地域面積大的國家，比如中國，供需平衡可以通過建立強大電網(wǎng)、合理傳輸?shù)姆绞皆诒緡鴥?nèi)實現(xiàn)。
第三，調(diào)整其他電源發(fā)電量。丹麥電網(wǎng)公司是丹麥輸電系統(tǒng)運營商，負責(zé)管理日常電力的供需平衡，通過與大型電廠、當(dāng)?shù)氐臒犭娐?lián)產(chǎn)廠乃至國外輸電系統(tǒng)運營商進行交易，實現(xiàn)上調(diào)或下調(diào)電能產(chǎn)量。在緊急情況下，丹麥電網(wǎng)公司可以要求其他電源停機，甚至在極少情況下，要求風(fēng)機停機。
要使風(fēng)電入網(wǎng)并保證良好的電網(wǎng)運行，需要良好的電網(wǎng)和風(fēng)電場建設(shè)規(guī)劃、準確的風(fēng)功率預(yù)測，在無風(fēng)時要有充足的后備電源以及良性的電力市場。丹麥正是通過這些手段達到了28%的風(fēng)電占比。
50%風(fēng)電消費如何實現(xiàn)?
50%或更多的風(fēng)電消費，將對整個丹麥能源系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響。以上措施還不足以應(yīng)對未來50%電力消費來自風(fēng)電的巨大變化。管理如此多的風(fēng)電，需要以下三方面的支撐：
第一，電力基礎(chǔ)設(shè)施必須擴建。一個堅強的電力系統(tǒng)是把大量風(fēng)電遠距離傳輸給用戶并實現(xiàn)其最大價值的關(guān)鍵因素。風(fēng)電場一般都遠離大型負荷中心，如城市、工業(yè)用地等地方。因此，丹麥電網(wǎng)公司正在擴建與他國的聯(lián)絡(luò)線以及國內(nèi)傳輸線，并埋入地下部分原有線路和進行升級改造部分原有線路，以使電力系統(tǒng)更加堅強。
第二，增加發(fā)電和用電的靈活性。通過有針對性的努力，實現(xiàn)負荷經(jīng)濟調(diào)度，增加不同能源利用方式間的合作，以及改善電力系統(tǒng)本身突破自身限制條件，從而支持系統(tǒng)的供需平衡。
第三，發(fā)展智能電網(wǎng)解決方案。在供、需之間建立更加智能的通信系統(tǒng)，增加負荷經(jīng)濟調(diào)度的有效性。
如何保障風(fēng)電接入
丹麥電網(wǎng)公司已確立了許多措施以應(yīng)對未來顯著增加的風(fēng)電接入。這些措施總體可分為兩類：主要用于保證系統(tǒng)平衡的措施，以及以“需求響應(yīng)”的形式將電能整合到其他能源利用方式的措施。需要說明的是，后者也能達到平衡系統(tǒng)的目的。有些措施是基于現(xiàn)有技術(shù)，而有些措施還需要進行廣泛的研究和發(fā)展。例如，一些地方性的熱電聯(lián)產(chǎn)廠已安裝了電爐，并且“負電價”機制已于2009年年底實施。當(dāng)風(fēng)電較多時，“負電價”機制鼓勵所有風(fēng)機機減產(chǎn)，即當(dāng)發(fā)電盈余時，發(fā)電商發(fā)電無回報并會被罰款。主動減產(chǎn)以及“負電價”機制帶來的其他影響，強大地引導(dǎo)了電力生產(chǎn)適應(yīng)實際需求。
目前丹麥電網(wǎng)公司主要致力于擴建國際聯(lián)絡(luò)線、發(fā)展智能電網(wǎng)，確保供、需間的靈活性，以及改善負荷經(jīng)濟調(diào)度。
盡管電力系統(tǒng)平衡是影響風(fēng)電接入的關(guān)鍵因素，但實現(xiàn)電力系統(tǒng)平衡并不是一個有效接納風(fēng)電的系統(tǒng)目標。系統(tǒng)的目標是使能源系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電利用的價值最大化，主要可通過更多的“負載響應(yīng)”方式來提高國內(nèi)使用風(fēng)電的有效性，增加能靈活發(fā)電的機組數(shù)量以及實施更有效的負荷經(jīng)濟調(diào)度來實現(xiàn)，例如，大型“需求響應(yīng)”設(shè)備、整合強大的國際電網(wǎng)設(shè)施。有效的負荷經(jīng)濟調(diào)度意味著，當(dāng)風(fēng)電大發(fā)造成電力市場價格低的時期，額外的負載可以通過“需求響應(yīng)”設(shè)備產(chǎn)生比如儲能設(shè)備，其目的是可通過存儲電價低時的電能從而消納過多的風(fēng)能。
同時，廣泛使用基于電能的設(shè)備，比如在熱力系統(tǒng)和交通領(lǐng)域應(yīng)用熱泵和電動汽車，可以降低二氧化碳在上述兩個領(lǐng)域的排放，并且增加整體能源利用效率。隨著新型設(shè)施的發(fā)展，電力消費比重將顯著增加，電力系統(tǒng)將成為能源系統(tǒng)的支柱。然而，整個能源消費量將會下降。(作者系丹麥國家電網(wǎng)公司副總裁、維斯塔斯中國政府關(guān)系部總監(jiān))
