風(fēng)電其實并不是什么最近才興起的新能源，但是經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，能源圈內(nèi)圈外依然存在一個挺普遍的觀點，那就是風(fēng)電具有間歇性，或者說波動性。很多人因此認為風(fēng)電不如煤電“穩(wěn)定”，大規(guī)模并網(wǎng)會影響整個電力供應(yīng)系統(tǒng)的安全。
呂某特地拜訪了中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖先生，跟他一塊聊了聊風(fēng)電的“間歇性”，或者說“波動性”，對于電網(wǎng)安全的影響。
Part.1
“‘不穩(wěn)定’是整個電力系統(tǒng)的常態(tài)，電網(wǎng)的功能就是提供平衡服務(wù)”
呂成之：中國已經(jīng)設(shè)定了2030年非化石能源發(fā)電量力爭達到50%的目標，可再生能源發(fā)電的占比也不斷提升，但很多人依然覺得可再生能源不穩(wěn)定。比如說風(fēng)電，會有人說一旦沒了風(fēng)，電力供應(yīng)就沒了保障，因此大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)會威脅到整個電力供應(yīng)體系的穩(wěn)定。作為風(fēng)電行業(yè)的從業(yè)人士，您對這一類觀點怎么看？
秦海巖：這個觀點確實普遍。很多人覺得一旦沒有風(fēng)，風(fēng)機就轉(zhuǎn)不了，那靠風(fēng)力發(fā)電的地區(qū)可能就要徹底斷電了。也有人看到路邊建好的風(fēng)機沒轉(zhuǎn)起來，就覺得可能是因為風(fēng)電不穩(wěn)定，所以被棄用了。這些想法和懷疑不是完全沒有道理，風(fēng)電不穩(wěn)定，這是事實。但是我們同時要認識到另一個事實，那就是電力系統(tǒng)，包括供電和用電，它們本質(zhì)上都是高度不穩(wěn)定的，受到很多計劃和非計劃因素的影響。
在用電側(cè)，由于天氣、自然災(zāi)害、事故等原因會造成用電量的突然變化，會導(dǎo)致某一地區(qū)用電負荷不同時間尺度內(nèi)的不穩(wěn)定。而就供電側(cè)而言，所有的電源都可能發(fā)生波動，所有的系統(tǒng)也都可能在某一點發(fā)生故障。比如傳統(tǒng)大型電廠為了滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求或計劃停機等，這都會造成瞬間輸出波動。
很多人說“風(fēng)電不如煤電穩(wěn)定”。有數(shù)據(jù)顯示，火電廠非計劃停運造成的損失平均占其發(fā)電量的6%。一個火電廠或核電站輸出的波動，往往瞬間發(fā)生，去掉的容量高達上千兆瓦，這才是真正的間歇現(xiàn)象。瞬間波動導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)崩潰的事故也屢見不鮮。例如2003年波及北美8個洲以及加拿大安大略省的、有史以來北美最大范圍的停電，其起因就是俄亥俄州的一家電力公司沒有及時修剪樹木，觸到高壓電纜造成短路。這就是一家發(fā)電廠下線產(chǎn)生的多米諾骨牌效應(yīng)。
所以在我看來，一味地說“風(fēng)電的波動性會造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定”是不準確，且有失公平的?！安环€(wěn)定”是整個電力系統(tǒng)的常態(tài)，電網(wǎng)的功能就是提供平衡服務(wù)。
圖：Politico.eu
Part.2
“規(guī)模大、布局好的風(fēng)電能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定“
呂成之：那正如您所說，“不穩(wěn)定”雖不是風(fēng)電的“獨家原罪”，但也是確確實實存在的一個問題。從風(fēng)電技術(shù)的角度來看，您覺得我們應(yīng)該如何解決這個問題呢？
秦海巖：其實從風(fēng)電技術(shù)的角度來看，我們所謂的“解決這個問題”并不是說通過某種技術(shù)讓風(fēng)電變成一種穩(wěn)定的電源，而是減小風(fēng)電波動性對于整個電力系統(tǒng)帶來的影響。其實風(fēng)電波動性對于整個電力系統(tǒng)的影響，并沒有“傳說中”那么嚇人。規(guī)模大、布局好的風(fēng)電，不僅不會威脅電力系統(tǒng)的供應(yīng)穩(wěn)定，相反，能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定。
我們不能將風(fēng)電從電力系統(tǒng)中的割裂出來單獨討論，他們應(yīng)該是一個整體。也就是說，有些時候我們看到某一臺風(fēng)機，或者說某一個風(fēng)電場停了，但風(fēng)能資源所發(fā)出的電在整個電力體系中并沒有完全停止。而且，隨著并網(wǎng)風(fēng)電機組數(shù)量的上升，風(fēng)電在電網(wǎng)中的變化會變小。對于整個電力供應(yīng)系統(tǒng)來說，除非發(fā)生所謂的“風(fēng)電機組連鎖脫網(wǎng)事故”，個別風(fēng)機或風(fēng)電場的停轉(zhuǎn)并不會產(chǎn)生很大影響。
理論上來說，隨著風(fēng)電裝機容量的增加以及空間分布區(qū)域的增大，風(fēng)電功率的相對波動也會變得越來越平緩，有很明顯的“平滑效應(yīng)”。這一點我們在稍大一些地理范圍的匯聚效應(yīng)曲線的時候就會更加清楚，打個比方，如果把某個省份風(fēng)電的單場、地區(qū)和全省三條匯聚效應(yīng)曲線放在同一張圖上，一般來說全省的那條線會是最為平滑的，并且會是全年保持發(fā)電的狀態(tài)。也就是說，即使具有波動性，風(fēng)電的保證容量也絕不會是零，而且大量的實時數(shù)據(jù)表明會高于60%。
圖：中國東北地區(qū)某省的單場、地區(qū)、全省風(fēng)電匯聚效應(yīng)曲線對比
同時，我們還可以通過數(shù)值天氣預(yù)報模型和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等多種方法來進行預(yù)報。從電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡來講，天氣方面的波動真的不算什么，像出力偏差這種不可預(yù)計的波動才是問題。目前，我國距離實現(xiàn)風(fēng)電輸出功率的日前與日內(nèi)滾動預(yù)測，已經(jīng)非常接近。隨著智能運維水平和預(yù)測準確率的提升，風(fēng)電的出力預(yù)測已經(jīng)可以滿足電網(wǎng)調(diào)度的需要，主要的問題是電網(wǎng)如何改變調(diào)度策略。
Part.3
“新能源電力的增加，對電力供應(yīng)的安全幾乎沒有影響，甚至更好”
呂成之：您剛剛也提到了，規(guī)模大、布局好的風(fēng)電能夠在更大程度上保障區(qū)域供電的穩(wěn)定，關(guān)于這點您可不可以給一個具體的案例呢？
秦海巖：這類例子其實很多，很多歐洲國家都做得不錯。我記得歐洲風(fēng)能協(xié)會2010年的時候出版了一份《歐洲大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究報告》，指出在風(fēng)電作為供電助力的電力系統(tǒng)中，風(fēng)電可以滿足既有的電網(wǎng)框架與運行規(guī)則下大型電力需求的20%甚至更高，并且不會造成嚴重的技術(shù)或其他實際問題。
比如說德國，德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局（BNetzA）公布過幾組數(shù)據(jù)，2006年到2017年，德國可再生電力生產(chǎn)的份額從11.3％上升到了33.1％，主要來自風(fēng)能和太陽能發(fā)電站等“波動來源”；而每年每位消費者平均停電時間從超過20分鐘，降低到只有15分鐘，（2016年為13分鐘）。這就說明，新能源電力的增加，對電力供應(yīng)的安全幾乎沒有影響，甚至更好。歐洲能源監(jiān)管委員會（CEER）也就歐洲各國電力供應(yīng)安全問題出過研究報告，德國就被評為是全歐電力供應(yīng)最安全的國家。丹麥也是一個很好的例子，2018年時丹麥的電網(wǎng)中風(fēng)電比例就已經(jīng)超過了40%。
圖片：INCORE
呂成之：沒錯，歐盟確實在可再生能源這一塊一直屬于領(lǐng)跑梯隊的。早在15年前，歐盟委員會就已經(jīng)提出“風(fēng)電面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是如何有效地大量并入歐洲電力系統(tǒng)”。當時也是很多反對的聲音，不過現(xiàn)在這些疑慮基本上已經(jīng)不存在了。但是國內(nèi)對于這個問題的討論依舊激烈，您怎么看？
秦海巖：這需要一個過程。我們不能否認中國在發(fā)展可再生能源的路上的進步，不論是技術(shù)上還是觀念上。7年前，中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會編譯發(fā)表了美國國家可再生能源實驗室（NREL）撰寫的《破解風(fēng)電迷思》，回應(yīng)了風(fēng)電行業(yè)對于風(fēng)電能否順利并網(wǎng)，如何控制波動性等問題的討論。7年后的今天，我們繼續(xù)努力來嘗試解決這個問題，希望行業(yè)內(nèi)外能有更多人更加充分的了解風(fēng)電，不要因為對于“波動性”或“間歇性”這些標簽的片面理解而對風(fēng)電信心不足，也不能將“棄光棄電”這些實質(zhì)上由于體制約束和利益格局沖突導(dǎo)致的復(fù)雜問題想當然的歸咎于風(fēng)光電技術(shù)有限。
作為一個風(fēng)電從業(yè)者，我還是很期待看到，從決策者到從業(yè)者，能更多的從政策和經(jīng)濟層面減少風(fēng)電的非技術(shù)障礙，進一步提升電力系統(tǒng)中的風(fēng)電比例，讓清潔低碳的可再生能源在能源轉(zhuǎn)型、減緩氣候變化和保護環(huán)境方面發(fā)揮更大的作用。
