國內外風電消納方式的發展與思考

摘 要：在分析國內風電消納現狀的基礎上，對風電消納過程中遇到的問題，利用國內現有的消納模式和借鑒國外風電高消納比例成功經驗，提出了增強我國風電消納能力的一些方法，提出了“建設特高壓骨干電網，實現跨區域、跨國的多能互補型風電走出去”的策略，對于擴大風電消納市場，提高風電在全網出力中的比重，調整能源結構，促進電力低碳與節能減排，實現可持續發展有一定的意義。

關鍵詞：風電消納 消納方式 多能互補 走出去

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0117-02

能源是經濟社會發展的命脈，是影響經濟社會發展的主要因素。提高能源利用率、調整能源結構、開發和利用可再生能源將是能源發展的必然選擇。風電作為繼太陽能發電之后發展起來的一種新型的發電技術，在國家政策鼓勵及自身許多優勢的條件下取得了跨越式的發展。2005年至2010年全國并網風電裝機容量年均增速達188%[1]，截止到2012年6月底，中國風電裝機總量達67.774 GW躍居世界首位[2]，全國并網風電裝機規模達5258萬kW，同比增長41.8%[3]。

由于風電本身的隨機性、波動性等特點使得并網受到限制，從而出現了高比例的棄風現象，造成了巨大的經濟損失，所以研究風電消納方向，探究其解決方案是迫在眉睫的，為此國家能源局十二五規劃中提出了解決特高壓電網、新能源發電的特殊問題的目標[5]。本文從我國風電消納現狀出發，在分析現有的消納模式的基礎上，借鑒國外風電消納成功經驗，提出了擴大我國風電消納市場與增強風電消納能力的一些建議。

1 國內消納現狀及問題

大規模風電消納一直是世界性難題，與國外相比，我國的風電消納問題尤為突出。一方面，我國風資源集中、規模大，但遠離負荷中心，難以就地消納。另一方面，風電集中的“三北”地區，電源結構單一，靈活調節電源比重低，特別是冬季由于供熱機組比重大，缺乏系統調峰能力；而歐美等國燃氣電站及抽水蓄能比例高，如美國達47%。在我國風電資源條件和系統調峰能力與國外差距很大的情況下，風電聚集地區的風電裝機容量和發電量都超過了國外先進水平。

并網和消納不暢問題成為制約中國風電健康、持續發展的重大挑戰。雖然風機已并網，但是由于風電并網質量等導致棄風問題比較嚴峻。據統計，2011年“三北”地區部分省區風電消納情況不佳，棄風情況嚴重，風電場平均利用小時數1907 h，同比降低266 h；棄風電量達123億kw·h，棄風率約16%，棄風電量對應電費損失約66億元，折合火電（標）煤耗384萬噸，折合二氧化碳減排量760萬噸；東北、華北、西北地區棄風率均超過13%；甘肅和蒙東地區棄風率超過25%。

當前，我國風電發展遇到了一系列問題，電網規劃與風電規劃不協調；風電就地消納能力有限，外送通道不足；電源缺乏導致調峰變難；風電消納市場不足及一系列保障措施不健全等，從而使得風電大規模并網與消納成為制約風電發展的瓶頸。風電消納問題是亟待解決的難題。

2 現有的消納方式

2.1 建設蓄能電站解決風電消納問題

抽水蓄能電站是目前最理想的大容量儲能方式。抽水蓄能與風電具有很強的互補性，風電棄風基本發生在夜間負荷低谷期間，而抽水蓄能電站夜間可以抽水用電，將被迫棄掉的風能以水能的形式存儲起來，在負荷高峰時段再轉換成穩定的電能輸送到電網，從能源利用的角度來說實現了“變廢為寶”，從電量平衡的角度來說實現了“消峰填谷”。風能作為可再生能源可以利用到抽水蓄能電站的能量轉化過程中，即利用風能在枯水期或者負荷低谷期抽水蓄能，從而節約一次能源，文獻[7]以東北電網為例，進行了建設抽水蓄能電站解決風電消納經濟性分析，得出了一些有益的研究成果。

2.2 風電供暖機制

風電的發電季節多發生在冬、春季和夜間，在經濟不發達地區冬季建設電加熱站，以減少火電供熱，增加電負荷的消耗，減少能源消耗和環境污染，增加風力發電，最人程度減少棄風損失，降低火力發電、供熱比例，冬季停備部分火電供熱機組，真正實現調結構、實現向新能源消費的轉變。可以在城市建設電加熱站，利用現有的供電線路和供熱管道，把電能通過電加熱器，把水加熱到一定溫度輸送到供熱管道，在與供熱管網的接口進行訓一量，以計算熱量，這種方法簡單行之有效。如果有合適的政策激勵，這種方式有實際實現價值。

2.3 多能互補模式

多能互補是指將電力系統中的水電、風電、光伏電、煤電、抽水蓄能等多種電源的聯合互補運行，發揮各類電源優勢，取長補短，促進風電、光伏電消納，增加可再生能源比重。在這方面已取得了一些有益的成果。隨著新能源的快速發展，在陜甘青寧電網內，已形成水電、煤電、風電、光伏電、抽水蓄能等多種電源共存的局面，并且風電、光伏電裝機比重提高很快。實施多能互補，可以發揮各類電源特長，優勢互補，在促進風電、光伏電更好地并網消納，擴展新能源發展市場空間，提高可再生能源比重，實現節能減排目標的同時，可以提高供電質量，更好地保障電網安全穩定經濟運行。

3 國外風電消納的經驗

3.1 丹麥消納方式的借鑒：

丹麥是全球風電行業的標桿，風電比例非常高，風電裝機約占總裝機30%左右，風電發電量約占總發電量的28%左右，依托豐富的風電資源及精確的風電更新數據，借助其他新能源等多種方式的結合，實現了風電消納的高比例[5]。同時依靠強大的覆蓋全國的電網及與鄰國的跨國聯網機制，有力推動了風電的大規模接入與高比例消納問題。我國應以丹麥發展模式為經驗，以特高壓骨干電網建設為目標的智能電網發展為機遇，借鑒美國智能電網中的成功經驗，建立一批跨區域，全國聯網的國內電網網架結構和風電“走出去”的跨國消納通道。減少風電棄風比例，為高比例的風電并網率提供有力的外送通道。

3.2 西班牙高比例消納的借鑒：

西班牙風電并網容量居世界前列，且其風電消納屢創新高，是我國風電消納的標桿。2011年最新數據顯示，西班牙風電裝機20612 MW，占電力總裝機容量的21.3%，風電并網電量達到60%，最高時達到53%[6]。西班牙電力系統具有大量的靈活快速調節電源，有很大能力平衡風力出力的波動，為風電的發展提供足夠的備用電源。同時西班牙具有嚴格的風電并網標準、明確的獎懲機制和有效的調度運行措施，可以對風電場進行有效、有序的調控。我國應結合自身能源分布特點及電源配置方案，在風電并網標準、風電場建設與管理方面制定合理健全的體制，提高系統風電消納能力，增加新能源出力比重，節能減排，實現低碳電力，促進可持續發展。

4 對于促進風電消納的一些建議

4.1 技術攻關

從風電場發電、接入電網等方面功克技術難題，為風電的大規模并網與消納提供有利條件。攻關的范圍如風電場功率預測技術、風電場無功補償技術、風電場狀態監測技術、風電場自然災害防護技術、風電機組運行性能測試技術、海上風電場運營關鍵技術、大型風電場群優化運營技術、風電場電網接入自適應技術[4]。

4.2 管理層面

我國風電規模化發展的歷史較短，對于大規模風電并網管理經驗不足，目前還沒有出臺國家層面的基于大規模風電的并網導則、風電并網管理規范，風機并網檢測、風電監控系統的建設、風功率預測的管理、風電調度運行管理剛剛起步，風電規劃310941b2a85948249c9edd3f370e165d與電網規劃以及其他電源規劃脫節。因此，現階段實現風電與電網的協調發展必須要在風電的規劃管理、項目管理、并網調度運行管理、并網標準及技術規范管理和并網檢測認證管理上有所突破。

4.3 政策層面

我國風電規模化發展晚，當前的風電發展激勵政策中缺乏對輸配及用電環節的補償與激勵，缺乏鼓勵電網企業收購清潔能源上網電力的激勵，缺乏鼓勵用戶購買綠色電力的激勵，沒有形成包括發電、并網、用電在內的完整的激勵政策體系。通過相關的政策及其保障措施可持續推進風電并網消納工作，結合我國實際情況，可以采取著力點在于完善需求側管理、促進低谷時段風電消納的上網電價機制和電網投資成本回收機制的促進風電與電網協調發展的政策。實現風電并網的市場化、法制化，為風電發展提供強有力的政策保障。

5 結論

綜合以上探討，明確了促進風電消納的方向，在充分考慮我國電源結構和現有電網構架的基礎上，借鑒國外先進理論和發展經驗，實現在完善的政策機制激勵，領先的并網技術的支撐下的區域里多種能源互補并網機制，以智能電網發展為契機，建設特高壓骨干輸電網，實現跨省、跨區域，跨國的多能互補型風電走出去策略，擴大風電消納市場，提高風電在全網出力中的比重，調整能源結構，促進電力低碳與節能減排，實現可持續發展。

參考文獻

[1]中國電力企業聯合會.電力行業2010年發展情況綜述：中電聯發布 中國電力行業年度發展報告2011綜述篇[EB/OL].[2012-07-12].http：//tj.Cec.Org. cn/niandufazhanbaogao/2011-06-27/58873.html

[2]http：//www.wwindea.org/webimages/Half-year_report_2012：4.

[3]中國電力企業聯合會.2012年6月全國風電生產情況統計表[R].北京：中國電力企業聯合會，2012.

[4]國家能源科技“十二五”規劃（2011-2015）.

[5]丹麥如何解決風電消納[J].新財經，2012（11）.

[6]http：//www.cnwpem.com/46/0/609.html.

[7]靳亞東，董化宏，馬登清.建設蓄能電站解決風電消納經濟性分析.中國水電顧問集團北京勘測設計研究院.