中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：從世界上第一艘帆船的誕生開(kāi)始，人類(lèi)就一直在探索風(fēng)能的各種利用方式，而風(fēng)力發(fā)電是迄今為止人類(lèi)找到的最具規(guī)?；蜕虡I(yè)化的風(fēng)能利用方式。就風(fēng)電的開(kāi)發(fā)形式而言，分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型風(fēng)電。并網(wǎng)型風(fēng)電又包括大規(guī)模建設(shè)集中接入電網(wǎng)和分散建設(shè)分布式接入電網(wǎng)兩種形式。但無(wú)論采用哪種并網(wǎng)形式，由于風(fēng)電的資源稟賦和電力的特性所決定，并網(wǎng)風(fēng)電是最現(xiàn)實(shí)，最有效，最經(jīng)濟(jì)，最普適的開(kāi)發(fā)模式。世界包括我國(guó)在內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀，也證明了沒(méi)有并網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，風(fēng)電不可能擔(dān)當(dāng)起從補(bǔ)充能源到替代能源，以至主流能源的重任。
誠(chéng)然，伴隨著我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展，棄風(fēng)限電成為目前我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的主要矛盾。但這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)是風(fēng)電從補(bǔ)充能源向替代能源轉(zhuǎn)變，其在電力系統(tǒng)格局中重新定位時(shí)與舊有格局產(chǎn)生利益沖突導(dǎo)致的。有些專(zhuān)家所謂的“風(fēng)電波動(dòng)性會(huì)直接破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性和可調(diào)性，危及電網(wǎng)安全”都是受舊有觀(guān)念影響下的主觀(guān)臆斷，而不是客觀(guān)事實(shí)。歐洲的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)的研究都表明，風(fēng)電并網(wǎng)面臨的根本障礙不是技術(shù)限制，而是不符合發(fā)展需要的電力體制和利益協(xié)調(diào)機(jī)制。因此符合我國(guó)國(guó)情的風(fēng)電發(fā)展特色之路，是正確認(rèn)識(shí)制約風(fēng)電發(fā)展的根本問(wèn)題，按照十八屆三中全會(huì)對(duì)全面深化改革作出的戰(zhàn)略部署，深刻理解三中全會(huì)精神，深化生態(tài)文明體制改革，加快建立生態(tài)文明制度，通過(guò)體制機(jī)制的改革，堅(jiān)定不移的走能源轉(zhuǎn)型之路，不斷提高可再生能源的消費(fèi)比重。
風(fēng)電并網(wǎng)有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行
電力系統(tǒng)本身就是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，電力系統(tǒng)中的所有電源都是恒定電源并不是一件好事，因?yàn)樾枨髠?cè)的變化是每時(shí)每刻都在發(fā)生，所以一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)應(yīng)該具有更好的靈活性和平衡能力。核電和某些燃?xì)馊济弘姀S(chǎng)能夠保持恒定的發(fā)電出力，但靈活性很差。如果單獨(dú)來(lái)看，這是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)殡娏π枨笳於加忻黠@而持續(xù)的變化。各種技術(shù)和電力需求模式的綜合效應(yīng)才對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商有意義。從歐洲的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究結(jié)論來(lái)看，對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的爭(zhēng)議中存在的最大誤區(qū)之一，是將風(fēng)電從電力系統(tǒng)中割裂看待。
風(fēng)電等波動(dòng)性電源，恰恰可以為電網(wǎng)調(diào)度中的削峰填谷發(fā)揮積極的作用。從電源角度來(lái)看，沒(méi)有哪一種電源類(lèi)型是100%可靠的，當(dāng)一座火電廠(chǎng)或核電站從系統(tǒng)中解列時(shí)，會(huì)瞬間發(fā)生上百萬(wàn)千瓦的擾動(dòng)。實(shí)際上，電力系統(tǒng)從未完全避免這類(lèi)事件的發(fā)生，并一直不得不應(yīng)對(duì)大型發(fā)電廠(chǎng)的這些瞬間出力變化和用電需求變化。這一點(diǎn)證明，電網(wǎng)系統(tǒng)有技術(shù)能力和現(xiàn)成方法解決電網(wǎng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。盡管風(fēng)電是一種可變能源，但電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商完全可以通過(guò)在處理負(fù)荷變化中積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制這種波動(dòng)性，所以在多數(shù)情況下電網(wǎng)已經(jīng)做好了應(yīng)對(duì)這種波動(dòng)性的準(zhǔn)備。
風(fēng)功率預(yù)測(cè)等工具的發(fā)展也有助于風(fēng)電并網(wǎng)。通過(guò)擴(kuò)大風(fēng)電消納范圍以及制定在時(shí)間上更加細(xì)化的調(diào)度方案，電網(wǎng)能更好地統(tǒng)籌各種電源，充分利用由于地理差異性產(chǎn)生的風(fēng)電出力的穩(wěn)定性。據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究報(bào)告顯示，隨著并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的增加，風(fēng)電在電網(wǎng)中的變化就會(huì)越來(lái)越小，更大范圍內(nèi)（或電網(wǎng)覆蓋區(qū)域）的電力平衡有助于平抑風(fēng)電波動(dòng)幅度。事實(shí)證明，1 億千瓦的風(fēng)電與單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行截然不同。單個(gè)機(jī)組通常在一年內(nèi)產(chǎn)生超過(guò)1000小時(shí)的零出力現(xiàn)象，而在廣闊地理范圍內(nèi)大規(guī)模集群的風(fēng)電機(jī)組的出力幾乎總是大于零。同時(shí)時(shí)間尺度越短，變化幅度也就越小。
風(fēng)電并網(wǎng)比例沒(méi)有上限
雖然風(fēng)電是一種變化出力的電源，但是以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及詳細(xì)的風(fēng)電并網(wǎng)研究并未發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)在接納多少風(fēng)電方面存在明確的技術(shù)限制。 一些國(guó)家已經(jīng)使用了大量的風(fēng)電。資料顯示，2012年，丹麥風(fēng)電占比早已超過(guò)30%，2020年計(jì)劃風(fēng)電占比達(dá)到50%；西班牙和葡萄牙的風(fēng)電占比達(dá)到了11%，高峰時(shí)能夠達(dá)到30%，德國(guó)風(fēng)電占比也達(dá)到了7.7%。多國(guó)都已提出2050年達(dá)到100%使用可再生能源的目標(biāo)。我國(guó)蒙西風(fēng)電并網(wǎng)比例不斷刷新歷史記錄，也是一個(gè)很好的證明。據(jù)悉，蒙西電網(wǎng)在2012年3月至5月間，日上網(wǎng)風(fēng)電量占蒙西電網(wǎng)總供電量20％以上的有33天，超過(guò)25％的有17天，4月26日甚至達(dá)到了30.53％，風(fēng)電已成為蒙西電網(wǎng)第二大主力電源。在國(guó)家電網(wǎng)范圍內(nèi)，也有很好的例子。遼寧阜新地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)容量基本與火電裝機(jī)持平，風(fēng)電供電量占遼寧網(wǎng)架中的13%，電網(wǎng)未受絲毫影響。目前風(fēng)電在我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中的占比僅有2%，盡管已經(jīng)成為繼火電和水電之后的第三大主力電源，但對(duì)于電力系統(tǒng)的汪洋大海而言就如涓涓細(xì)流，發(fā)展的空間依然非常巨大。
據(jù)歐洲大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究結(jié)果顯示：“提高風(fēng)電比例面臨的障礙，不是因?yàn)轱L(fēng)電的不穩(wěn)定性，而是因?yàn)榧炔蛔杂梢膊还降碾娏κ袌?chǎng)存在的一系列障礙，再加上新技術(shù)威脅到舊的思考和行為模式時(shí)遇到的自然反彈?！彪娏ο到y(tǒng)中擁有大量風(fēng)電的西班牙、丹麥和德國(guó)等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，在現(xiàn)有電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電比例是否存在上限的問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管問(wèn)題，而不是技術(shù)問(wèn)題。
大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電具有成本效益
風(fēng)電之所以能夠成為目前最具競(jìng)爭(zhēng)力、商業(yè)化程度最高的可再生能源發(fā)電技術(shù)，完全得益于風(fēng)電大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用所展現(xiàn)出的規(guī)模效益，從而推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、成本降低、管理完善和產(chǎn)業(yè)快速走向成熟。這也為風(fēng)電的其他利用形式打下了基礎(chǔ)。
關(guān)于風(fēng)電的成本之爭(zhēng)，主要集中在兩個(gè)方面，一是風(fēng)電增加電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施及運(yùn)行管理成本，二是風(fēng)電是否享受了過(guò)多的補(bǔ)貼。
任何發(fā)電形式，其實(shí)都需要電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰，這是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題。當(dāng)風(fēng)電成為電源之一時(shí)，風(fēng)電并網(wǎng)成本是除風(fēng)電以外的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的額外成本。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)論指出，風(fēng)電占比達(dá)到20%時(shí)，因風(fēng)電所增加的平衡成本約為風(fēng)電整體銷(xiāo)售價(jià)的10%或更低。風(fēng)電的變化并不與負(fù)荷的變化完全一致，這意味著現(xiàn)存系統(tǒng)變量能夠攤配一定的風(fēng)電變量，也意味著電力系統(tǒng)中這種新變量的介入，并不會(huì)恰巧導(dǎo)致總變量或極端變量的增大，因?yàn)榕c極端變量重合的幾率微乎其微。風(fēng)電在較大的消納區(qū)域內(nèi)的并網(wǎng)運(yùn)行成本要比在較小的區(qū)域更低。如果風(fēng)電遍布整個(gè)區(qū)域，那么每臺(tái)機(jī)組的波動(dòng)降低而整體的預(yù)測(cè)能力會(huì)提高，這樣就降低了并網(wǎng)的成本?？赡苄枰嗟倪\(yùn)行備用容量，但不一定非要增加新的發(fā)電廠(chǎng)。按照風(fēng)電占比較高的國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)電場(chǎng)建成后已有備用容量得到了更多的利用，而不需要新增備用電源。就輸電成本而言，并不需要新建單獨(dú)輸送風(fēng)電的通道，但是一些研究發(fā)現(xiàn)，盡管風(fēng)電輸送通道造價(jià)高昂，消費(fèi)者仍然受益，原因在于風(fēng)電取代其他發(fā)電方式能夠降低發(fā)電成本。此外，與電力生產(chǎn)成本（如燃料、運(yùn)行和維護(hù)等）及開(kāi)發(fā)電力所需的資本金相比，電力輸送支出在消費(fèi)者所有電力支出中的比重，已經(jīng)微不足道。美國(guó)電網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃（JCSP）研究表明，增加的傳輸成本預(yù)計(jì)將占2024年全部能源銷(xiāo)售額的2%。
再來(lái)看看補(bǔ)貼成本的問(wèn)題。有專(zhuān)家提到風(fēng)電成本高，這主要體現(xiàn)在風(fēng)電銷(xiāo)售價(jià)格中的補(bǔ)貼部分。對(duì)可再生能源電力進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)貼，培育其市場(chǎng)生存能力，從而助力能源結(jié)構(gòu)調(diào)整并打造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)極，這是世界各國(guó)為占領(lǐng)未來(lái)技術(shù)制高點(diǎn)所采取的通行做法。隨著學(xué)習(xí)曲線(xiàn)的下降，補(bǔ)貼水平將逐漸降低直至取消。風(fēng)電享受補(bǔ)貼后的電價(jià)，即全國(guó)不同區(qū)域的風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)，與火電電價(jià)相比，依然具有明顯的成本效益優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)槲覈?guó)的銷(xiāo)售電價(jià)并未反映出各種電源的全部真實(shí)成本。以火電為例，其所享受的隱形補(bǔ)貼是驚人的。煤炭在開(kāi)采、運(yùn)輸、燃燒以及污染治理上，每年都在耗費(fèi)著以萬(wàn)億來(lái)計(jì)算的社會(huì)成本，而且未來(lái)這個(gè)成本還會(huì)更高。就目前情況看來(lái)，霧霾的嚴(yán)重程度充分表明，這些成本也遠(yuǎn)未計(jì)算在內(nèi)，民眾因?yàn)楹粑兰膊∷冻龅尼t(yī)療成本，以及相關(guān)城市因環(huán)境惡劣所丟掉的投資，均應(yīng)算在其中。而開(kāi)采煤礦所產(chǎn)生的土地環(huán)境破壞、耕地減少、人員傷亡也遠(yuǎn)遠(yuǎn)未算到煤電成本之中。據(jù)美國(guó)落基山研究所以及歐洲相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，僅就經(jīng)濟(jì)成本而言，火電成本就是其電價(jià)水平的3倍以上，而在綜合各類(lèi)環(huán)境因素和社會(huì)成本的情況下，火電成本會(huì)高出目前的數(shù)十倍。
而國(guó)外對(duì)于風(fēng)電全生命周期的碳足跡測(cè)算表明，各種規(guī)格的風(fēng)電機(jī)組，在發(fā)電的前半年內(nèi)就可平衡掉從其材料生產(chǎn)到報(bào)廢回收整個(gè)過(guò)程的碳排放，使用中幾乎是零碳排放。成本效益孰優(yōu)孰劣，一目了然。尤其是在歐洲許多國(guó)家已經(jīng)確立了100%可再生能源利用目標(biāo)的情況下，我們還用陰謀論思維、還想用零打碎敲的方式去發(fā)展風(fēng)電，顯然是一種“還未出發(fā)就已失敗”的行為。各國(guó)都看到了風(fēng)電在服務(wù)環(huán)保、建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)、替代化石能源方面的突出成效，制定出一個(gè)高過(guò)一個(gè)的宏偉目標(biāo)。我國(guó)也將風(fēng)電列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇加以大力扶持，在已經(jīng)具備的基礎(chǔ)上，抓住歷史機(jī)遇，將我國(guó)風(fēng)電打造成為具有領(lǐng)先世界優(yōu)勢(shì)的高端產(chǎn)業(yè)。而這一些都必須有穩(wěn)定的和大規(guī)模的市場(chǎng)作為支撐，也只能以并網(wǎng)型風(fēng)電為主，其他形式作為有益的補(bǔ)充。
經(jīng)濟(jì)的一體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化要求包括能源在內(nèi)的要素必須高效流動(dòng)和優(yōu)化配置，從這個(gè)意義上講，并網(wǎng)風(fēng)電符合資源優(yōu)化配置的原則，仍是未來(lái)發(fā)展的主流，國(guó)內(nèi)外的理論和實(shí)踐都清楚地表明了這一點(diǎn)。真正的風(fēng)電離網(wǎng)（非并網(wǎng)）應(yīng)用，到目前為止，還只限于偏遠(yuǎn)的電網(wǎng)無(wú)法到達(dá)的地區(qū)，要靠離網(wǎng)應(yīng)用達(dá)到大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能的目標(biāo)恐怕不切實(shí)際。所謂的風(fēng)電非并網(wǎng)應(yīng)用在電解鋁等高耗能產(chǎn)業(yè)，也仍然要基于電網(wǎng)的基本支撐，這和風(fēng)電分散式并網(wǎng)分布式應(yīng)用并無(wú)區(qū)別，更非新鮮事物。顯然，科學(xué)地認(rèn)識(shí)可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)識(shí)中國(guó)風(fēng)電發(fā)展國(guó)情以及風(fēng)能利用途徑很有必要。在認(rèn)識(shí)提高后，針對(duì)利益糾葛，各方專(zhuān)家也應(yīng)該站在正確的科學(xué)觀(guān)和價(jià)值觀(guān)上思考可再生能源的未來(lái)發(fā)展方向，這樣我們才能切實(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)展模式、呵護(hù)碧水藍(lán)天、建設(shè)美麗中國(guó)。
（作者為中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)）
