關于“棄風”現象研究的文獻綜述

張越

摘要：“棄風”問題是近幾年來國際社會所廣泛關注的熱點能源問題，事關經濟和社會的可持續發展。本文從“棄風”這一現象的概念入手，分別闡述了近幾年國內外有關這一問題的研究現狀，并通過分析總結出對待“棄風”這一問題的看法，提出未來研究的可行之處。

關鍵詞：棄風；能源；風力發電；措施

根據中國風能協會最新發布的2015年中國風電裝機容量統計數據顯示，我國新增裝機3050萬千瓦，同比上升31.5%。但在持續快速發展的背后，卻呈現出一個制約我國風電產業發展的頑疾-“棄風”。“棄風”是指風機處于正常發電的條件下，按照相關電力機構的要求降低或停止風機出力和運行[1]。

一、國外研究現狀

對于“棄風”這一現象的出現，國外的不同專家和學者對其態度不盡相同。近幾年來，越來越多專家認識到，利用傳統火電所產生大量的CO2等有害物質對環境造成巨大危害，不利于人類生存與社會的可持續發展，并且火電消耗成本較高，紛紛建議各國采取清潔的風能和太陽能等新興能源應用于生活與生產。因此，國際社會開始對如何正確利用風能進行深入細致的研究。渥太華大學電力與計算機工程部門的學者M.H.Albadi和E.F.El-Saadany認為，對于“棄風”的需求，不僅取決于對過量風能負荷的困難性，而且還由風能本身所具有的復雜性、隨時性和不確定性所決定[2]。美國、德國、意大利等國由于天然資源優勢或強大的技術優勢對風能的研究與利用位居世界前列，但同時，對于風力資源的充分利用所產生大量的風能難以消納，給風電輸送通道造成了巨大壓力，因此，許多國家開始采取“棄風”政策，并對其持積極的態度[3]。另一方面，風能資源本身所具有復雜性、多變性、難以預測性的特征加大了風電利用難度，阻礙風能潛在優勢的發揮。勒芬大學機械與能源轉換應用部門的專家Patrick J.Luickx和Erik D.Delarue等人認為，在風能豐富時期，采取適度的“棄風”政策十分必要[4]。

然而，隨著“棄風”問題程度的不斷加深，所帶來的影響往往令許多國家和電力公司捉襟見肘。美國電網是由伯尼維爾電力站、德克薩斯州電力站、中西部電網、紐約電網、等共同組成的電力系統。2008年-2010年期間，全國風電“棄風”電量約占潛在發電量的5%，德克薩斯州電力站2009年平均“棄風”率約為16%，伯尼維爾電力站2010年僅3月份棄電量就約為1000千瓦時。因此，伯尼維爾電力站在大規模的風電并網協議中明確規定了實行“棄風”的操作程序，并且要求相關部門必須按照計劃曲線或發電能力的下限安排發電[5]。而歐洲中，德國是最具代表性的國家，在2004年-2006年之間，風能削減了近74千兆瓦時，并且隨著裝機規模的擴大，“棄風”狀況更為嚴重。2010年，德國引入了先進并且具有嘗試性地管理辦法，當電力系統所能承受的負荷小于總容量的60%時，允許調度機構下達“棄風”的指令[6]。

二、國內研究現狀

我國風能資源豐富，風電發展潛能巨大。根據最新發布的統計數據顯示，2015年我國風電裝機總量新增3050萬千瓦，同比上升31.5%，并且海上風電發展潛力巨大。但自2009年開始，“棄風”問題的出現，一直困擾著電力公司與相關能源部門，制約著我國風電行業的發展。

數據來源：中國風力發電網、中國能源投資網。

從數據的分析情況來看，從2010年到2015年近六年的時間內，“棄風”情況出現了波動式的變化。2012年呈現出“棄風”歷史最高峰，全年“棄風”率高達17.12%，“棄風”總電量約為208億千瓦時，損失電費大約112億元人民幣；經過《可再生能源法》與能源部門頒布一系列規定的調整后，2013年和2014年的“棄風”狀況明顯好轉。13年的平均“棄風”率約為10.74%，14年的平均“棄風”率持續下降至7.50%；但是，隨著多種客觀經濟因素的影響，2015年的“棄風”率再一次回漲，達到17.00%，“棄風”電量更是到了歷史新高339億千瓦時；自2010年到2015年年底，我國因“棄風”造成的經濟損失高達538億元人民幣，給眾多電力公司以重創，并且嚴重制約我國風電產業的發展與方式的轉變。

“棄風”這一頑疾的原因涉及諸多方面，筆者整理相關文獻總結出以下四點：首先，風電作為一種新能源存在著波動性和隨機性，這與電網相對穩定的供電需求存在矛盾，從而導致“棄風”電量的不斷攀升[7]；其次，“三北”地區是風電資源豐富區，近幾年新增裝機較快，產生大量風電。但本地消納能力不足，造成資源豐富區與資源消耗區不匹配的尷尬境地。因此電力部門采取跨省跨區輸送風電的措施，與此同時，也給輸電通道造成了巨大壓力，往往面臨通道阻塞的危險[8]；再次，太陽能等新興能源以清潔度高、成本低的優勢，逐漸被大眾所接受，導致全國電力需求放緩，加之我國風能資源開發不斷加大，風電量過剩，從而加快了“棄風”的腳步[9]；最后，許多國內學者例如郭臖認為，缺乏“棄風”啟動的臨界條件、通知程序及補償情況，風電項目與電網輸電線路建設仍不協調[10]。

在“棄風”問題的治理上，我國能源部門以及相關立法部門也做出了諸多努力和嘗試。2012年7月7日，國家能源局印發《風電發展“十二五”規劃》，認清可再生能源發電在我國整個電力能源中上升為主要能源的趨勢[11]；國家能源局4 月7 日對外公布《關于做好2015 年度風電并網消納有關工作的通知》，要求高度重視風電市場消納和有效利用工作，提出加快風能資源的就地利用，挖掘系統調峰潛力，確保風電等清潔能源優先上網和全額收購。并加快中東部和南方地區風電的開發建設等等[12]，在一定程度上緩解了“棄風”所帶來的危害。

總之，縱觀近幾年國內外有關“棄風”問題的研究，警惕我們要正確看待“棄風”問題，針對本國風能資源的實際情況，在風電產量過剩，消納能力不足的情況之下，采取適度的“棄風”政策是十分必要的；然而，任何事物都要適度而行，大力推行“棄風”政策，必然會導致大量的經濟損失以及其他不可預知的危害，筆者認為，如何建立通暢、省力、高效的能源輸出系統是未來研究的重點。能源部門以及電力系統一定要充分認識到“棄風”問題所帶來的嚴重性，組織好各方面工作積極配合我國風電產業的持續發展，這將是造福人類社會的重要舉措。

參考文獻：

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[3] N.Acharya，C.Liu，& M.Djukanovic.（2009）. Wind generation curtailment to relieve line overload in an on-line environment. Euro.Trans.Power2009，（19），854–868.

[4] Luickx，P. J.，Delarue，E. D.，& DHaeseleer，W. D.（2010）. Impact of large amounts of wind power on the operation of an electricity generation system：Belgian case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews，14（7），2019–2028.

[5] Lew，D.，Bird，L.，Milligan，M.，Speer，B.，Wang，X.，Carlini，E. M.，… Sorensen，P.（2013）. Wind and Solar Curtailment Preprint. International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power Into Power Systems，（September），1–7.

[6] Rogers，J.，Fink，S.，& Porter，K.（2010）. Examples of Wind Energy Curtailment Practices. National Renewable Energy Laboratory，（July），1–11.

[7]宋穎巍，劉巖，韓震燾，萬杰，詹長庚.（2014）. 基于修正風速的風電并網運行棄風電量評估. 電氣應用，33（23），42–45.

[8]裴哲義，范高鋒.（2014）. 中國風電運行消納相關問題研究. 中國電力，47（4），1-4.

[9]朱怡.（2015）. 電力需求增速放緩加劇棄風-一季度平均棄風率18.6%，同比上升6.6個百分點. 中國電力報，1-2.

[10]郭臖，于海萍.（2015）.棄風限電現象背后是規制缺陷. 環境經濟，（18），20-21.

[11]楊文麗.（2014）. 多措并舉破解蒙西電網風電棄風困局. 內蒙古科技與經濟，（14），94.

[12]段雯娟.（2015）. 風電消納一直是世界性難題-解讀國家能源局《年度風電并網消納有關工作的通知》. 地球，（5），60–63.