已經(jīng)由風機性能研究走向大規(guī)模集中式開發(fā)和遠距離輸送，“風電場”要向“風電廠”邁進，同時注重規(guī)模和實際發(fā)電效益
本網(wǎng)記者 霍麗文
近日，在中國工程院與國家能源局聯(lián)合召開的能源論壇上，多位專家表示，隨著風電的迅速發(fā)展，我國風電并網(wǎng)技術的重點問題發(fā)生了很大改變，已經(jīng)由風機性能研究走向大規(guī)模集中式開發(fā)和遠距離輸送，由此，加強電網(wǎng)基礎設施建設、加快大電網(wǎng)互聯(lián)、搭建能源電力配置和市場交易平臺等較為宏觀的問題成為風電并網(wǎng)技術的新方向。
“我國對風電并網(wǎng)問題應該從更加宏觀、更具戰(zhàn)略性的高度來考慮。”國網(wǎng)能源研究院工程師尹明說。
風電并網(wǎng)轉向宏觀問題研究
國外風電并網(wǎng)技術的發(fā)展可以給中國提供一定的借鑒。
尹明介紹說，國外風電發(fā)展初期，并網(wǎng)技術的研究重點是機組本身控制以及風電接入對配網(wǎng)的影響。研究主力為大型風電企業(yè)。隨著風電規(guī)模的增加和接入電網(wǎng)電壓等級的提高，風電對電網(wǎng)的影響日益強大，很多問題暴露出來，由于利益相關方較為復雜，單個風電企業(yè)很難完成，研究主力逐漸轉變?yōu)楸O(jiān)管機構和電網(wǎng)企業(yè)。
風電發(fā)展至今，大部分國家把并網(wǎng)技術的重點集中到大規(guī)模集中開發(fā)和遠距離輸送的問題上。如歐洲的海上風電開發(fā)、美國西部風電向東部輸送等。內(nèi)容上側重于大規(guī)模風電并網(wǎng)相適應的大電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行、電力市場交易體制機制的研究。
我國的風電發(fā)展可以分為三個階段，１９８５年～１９９５年為試點階段，１９９５年～２００３年為探索階段，２００３年至今為高速發(fā)展階段。
在試點和探索階段，風電規(guī)模較小，對并網(wǎng)技術的研究非常少。在高速發(fā)展階段，國家加大了科研投入，科研機構和高校成為主力軍。風電機組和風電場運行特性成為研究熱點。
“隨著兆瓦級風電設備研制成功，中國風電企業(yè)快速發(fā)展，一些大型設備企業(yè)加強了并網(wǎng)研究，但是受制于核心技術制約，風電設備企業(yè)還沒有成為研究的主力”，尹明說。
目前，我國規(guī)?；l(fā)展的風電面臨兩大問題：以煤電為主的電源結構基礎上的調(diào)峰問題，以及風電遠距離大規(guī)模集中發(fā)展的經(jīng)濟性問題，這兩個問題將會成為下一步研究的熱點。
此外，大規(guī)模風電入網(wǎng)的政策、規(guī)范和運行機制等軟課題也十分重要，“政府和監(jiān)管機構應該發(fā)揮日益重要的作用”，尹明表示。
從風電并網(wǎng)研究的初步成果來看，風電并網(wǎng)問題已經(jīng)涉及到以下層面：電網(wǎng)接納風電的主要措施，集中在改善及組合風電場的模型，提高風電場運行特性，改善系統(tǒng)的靈活性。對此需要加大電網(wǎng)投資，新建改建輸電線路，提高輸電容量。擴大輸電的消納區(qū)域，加強系統(tǒng)互連。
同時，風電的規(guī)模化消納要求改善電源結構，增加快速調(diào)節(jié)電源和儲能裝置的使用，提高系統(tǒng)的響應速度和調(diào)節(jié)能力。
另外，對于風力資源預測技術要加強研究。完善市場機制管理體制。輔助服務方面，考核和選拔機制也能起到很大的作用。
電網(wǎng)承擔新的核心任務
“我們認為，電網(wǎng)以及智能電網(wǎng)的發(fā)展解決的核心任務，是服務于可再生能源和清潔能源的發(fā)展，非常有必要提高電網(wǎng)適應風電及其它清潔能源的并網(wǎng)、外送、消納能力。”尹明說。
初步研究認為，電網(wǎng)對新能源的適應能力主要體現(xiàn)在幾方面：規(guī)劃引導能力，建設生產(chǎn)能力，標準規(guī)范能力，運營調(diào)度能力，技術創(chuàng)新能力。尹明認為，“通過這些能力的發(fā)展和完善，電網(wǎng)完全有可能承擔服務風電和其它新能源發(fā)展的任務。”
改善系統(tǒng)和風電場相互適應的措施主要包括兩個層面。技術層面，可以采用智能電網(wǎng)技術、預測技術、風電機組運行調(diào)控能力技術。政策層面，可以調(diào)整和改進調(diào)度策略，加強輸、配電線路建設，改善并網(wǎng)導則和技術規(guī)范。
總的來說，尹明認為，基于未來的風電大規(guī)模開發(fā)，應該積極借鑒國外研究成果，結合我國實際，加大對大規(guī)模風電并網(wǎng)經(jīng)濟技術評價、政策發(fā)揮、運行機制、市場體制等方面的研究，正確認識我國風電特點，建立風電和電網(wǎng)之間、風電和其他電源之間長期和諧的發(fā)展關系。
變“風電場”為“風電廠”
近年來，我國風電裝機容量不斷擴大，２００６～２００９年實現(xiàn)裝機容量翻番。２０２０年的風電目標已經(jīng)確定，保守的估計也要超過１．５億千瓦，風電正在成為電力系統(tǒng)的第三大電源，在某些地區(qū)已經(jīng)成為第二大電源。
雖然目前風電裝機容量第三，但發(fā)電量還小于核電，全國平均利用小時只有２０００小時左右。
在風電裝機容量大規(guī)模發(fā)展的今天，實際的電量替代成為日益關注的話題。有學者提出“風電場”要向“風電廠”邁進，不僅注重規(guī)模，更要注重實際發(fā)電效益。
中國電科院新能源研究所所長王偉勝則表示，風電并網(wǎng)問題主要存在于幾個環(huán)節(jié)：某些省份風電比例較大，這些百萬千瓦和千萬千瓦級的風電基地建設本身就是一個技術挑戰(zhàn)。再者，風電沒有有效的預測，特別是沒有用預測來指導調(diào)度。此外，風電和常規(guī)電源的協(xié)調(diào)發(fā)展問題考慮不足，帶來一些問題。
王偉勝建議，對電力系統(tǒng)來講，調(diào)度應該對風電的資源分布和運營特性應該有更科學的把握，在此基礎上開展有效預測。目前我國只能做到０～４８小時內(nèi)預測，將來要努力做到兩到三天的準確預測。實時的運行和超短期預測方面要和氣象部門合作。
另外，作為技術支撐，開展風電的入網(wǎng)檢測，也是一個非常重要的問題。需求側方面，則期待更加靈活的風電利用。比如考慮用風電對電動汽車集中充換電，以及風電和供熱聯(lián)系起來，用風電給電廠的鍋爐加熱等。
可見，要使“風電場”成為“風電廠”，得到電量只是最初目標，在線運行容量必須是可信的，可評價的，風電能夠替代多少裝機容量將成為行業(yè)內(nèi)更加關注的話題。
