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風力發電在冏途!
【日期】 2015年10月15日   【瀏覽】 [909]
             我國已成為全球可再生能源發展的領跑者,風光電發展成績舉世矚目,同時大規模風光電基地棄風棄光矛盾突出。甘肅風光電并網總裝機容量躍居全國省級電網第一,裝機比例達到世界領先水平,但今年部分月份全省棄風、棄光均超過30%,大規模風光電基地發展步入冏途。

1、風光電發展的背景近5年來我國占全世界新增能源需求的70%以上,2014年我國能源消費總量達到42.404億噸標準煤,占全世界能源消費總量的22.98%,能源消費總量超過了美國和日本總和。2014年煤炭占我國消費了全世界煤炭總產量的50.55%,是世界主要經濟體中煤炭消費比重最高的國家。中國已經成為全世界石油、煤炭進口量最多的國家,2014年我國石油對外依存度達到59.37%。我國70%進口石油來自中東和北非,需要通過霍爾姆斯海峽或亞丁灣、印度洋、馬六甲海峽和南海運輸通道,保證能源運輸安全的壓力巨大。

2005年2月16日簽署的《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》規定發達國家和發展中國家分別從2005年、2012年開始承擔減少碳排放量的義務,即共同而有區別溫室氣體減排責任。2014年中國CO2排放量達到97.61億噸,超過美國和歐盟的總和;中國CO2排放量占全球的27.49%,占全球新增CO2排放量的66.72%,中國CO2排放量問題成為近年來全球關注的焦點。

工業化過程中大量使用煤炭和石油等化石能源,英國倫敦、美國芝加哥和德國魯爾等地區曾經先后發生過霧霾、酸雨環境污染問題。受到能源消費總量和以煤炭為主的能源結構的雙重影響,我國SO2、NOX和粉塵等排放量占全球總排放量的三分之一以上,2012年以來我國東部地區頻繁出現大范圍霧霾天氣,我國環境污染問題受到了廣泛關注。

全球煤炭儲采比為110,石油和天然氣的儲采比僅為55左右,國際權威研究機構預測全球化石能源將在未來100-200年全面枯竭,人類將不可避免的步入太陽能、風能和水能等可再生能源主導的發展新階段。我國煤炭、石油和天然氣等化石能源儲采比不足世界平均水平的1/3,化石能源儲備不足對我國可持續發展的影響更大。

2014年11月中美發布應對氣候變化聯合聲明,我國政府承諾2030年CO2排放達到峰值,非化石能源在一次能源比重達到20%,2015年9月25日中美兩國元首氣候變化聯合聲明強調共同應對氣候變化挑戰。今年西方七國集團提出了2050年100%可再生能源愿景,中國也提出了2050年80%可再生能源電力系統愿景構想,面對能源安全、氣候變化、環境污染和可持續發展等挑戰,加快風光電成為國家能源與環境戰略的必然選擇。

2、風光電發展情況

截至2014年年底全球風電、光電裝機容量達到了3.69億千瓦、1.87億千瓦,近十年來全球風光電分別增長了6.76倍、46.3倍,全球風光電呈現出快速發展的態勢。

2005年可再生能源法頒布以來中國風力發電呈現出了爆發式發展態勢,截至2014年年底我國風電裝機容量達到了1.15億千瓦,占全球風電總裝機容量的31%,位列世界第一,近十年裝機容量增長了167.5倍,成為引領全球風電發展的火車頭。截至2014年年底內蒙古、甘肅、河北、新疆、山東、遼寧和山西省區裝機容量名列前茅。截止2015年6月,甘肅省風電總裝機容量1142萬千瓦,近10年甘肅省風電增長了193倍,甘肅風電裝機容量全國第二、世界第七。

2010年以來我國太陽能光伏發電裝機容量呈現爆發式增長,截至2014年年底我國光伏發電總裝機容量達到2652萬千瓦,近十年來裝機容量增長了437.3倍,成為僅次于德國第二光伏裝機容量國家,連續兩年新增裝機容量世界第一,成為近年來全球光伏快速發展的引擎。截至2014年年底甘肅、青海、新疆、內蒙古、江蘇、寧夏和河北等省區裝機容量名列前茅。截止2015年6月,甘肅省光伏總裝機容量578萬千瓦,近5年光伏增長10346倍,甘肅光伏裝機容量裝機容量全國第一、世界第七。

我國陸上風能資源80%以上集中在“三北”地區,2014年底我國并網風電裝機容量的82.8%在“三北”地區;我國太陽能資源80%以上集中在西部地區,2014年底我國光伏并網裝機容量78.8%集中在西部地區,而用電負荷主要位于中東部地區;與歐美國家分散式為主的發展模式不同,我國風能、太陽能資源與用電市場逆向分布的特點突出。

2014年我國可再生能源僅占能源消費總量的1.79%,遠低于歐美國家的發展水平,但甘肅、新疆和內蒙古的風光電比例已經超過總裝機容量的20%,其中甘肅已經達到39%,成為全世界裝機比例最高地區。我國可再生能源發電面臨整體開發不足與局部過剩的尷尬局面。

甘肅可再生能源超大規模化集中開發、超遠距離輸送極大的增加了送出和消納難度;風光電隨機波動且難以預測大幅度增加電力系統調峰調頻難度,可再生能源發電規模化利用抗干擾和可控性不足導致了脫網事故頻發,增加電力系統安全穩定風險。

3、棄風棄光問題原因分析

我國風能資源主要集中在“三北”地區,風能資源與用電市場逆向分布的特點突出,2014年我國風電裝機容量前10的省份全部集中在“三北”地區,風電發展較快內蒙古、甘肅、河北、新疆、遼寧、吉林和黑龍江等省(區)也是熱電聯產機組比重最大的地區,冬季供熱熱電聯產火電發電負荷難以降低,市場空間和調峰容量不足已經成為我國“三北”地區棄風棄光的主要原因。

截止2015年6月,甘肅省風光電總裝機容量1720萬千瓦,中國省級電網第一、世界第六,風光電占全省總裝機容量的39%,成為全世界裝機比例最高地區。甘肅水電裝機容量達到841萬千瓦,其中絕大部分是調節能力不足的徑流式水電站,豐水期水電大出力運行擠占了市場空間,同時還存在電力系統部分節點需要保留火電機組的技術需求,導致甘肅豐水期棄風棄光矛盾突出的問題。

甘肅省風光電90%以上在河西走廊,其中大部分集中在遠離負荷中心1000公里以外電網末端,是全世界集中并網規模最大、送出距離最遠的風光電基地。風光電受到750千伏電網送出能力不足的制約,酒泉地區出現風光電“過剩”的矛盾突出,風光電非供暖期也頻繁遭遇棄風限電,棄風棄光常態化的趨勢明顯。

受到風光電與電網建設速度不同步等因素的影響,甘肅敦煌、嘉峪關、紅沙崗、金塔等局部地區受到330千伏電網送出能力不足的制約,部分時間段出現了較嚴重的棄風棄光問題。另外在河西走廊局部地區存在電網安全穩定約束的問題,導致張掖、金昌和武威等地區風光電接納能力受限,這些地區的棄風棄光矛盾更加突出。

2014年風光電發電量已經達到155億千瓦時,占省公司省內售電量的18.1%,風光電發電最大負荷已經超過當時全省用電負荷的50%;預計今年年底,全省風電、光電分別達到1223萬千瓦、663萬千瓦,占總裝機容量的40.5%;2015年全省統調范圍內最大負荷1303萬千瓦,要消納1886萬千瓦風光電從電力平衡的角度考慮是不可能的,市場消納能力已經成為甘肅棄風限電的主要原因。

4、風光電利用小時低的原因

近年來我國大規模風電基地風電利用小時普遍低于設計值,2014年我國并網風電利用小時數僅為1905小時,其中風電利用小時較低的省份主要集中在風能資源較好的“三北”地區,甘肅也是風電利用小時較低的省份之一。甘肅省并網風電總裝機容量占全國的10.5%;甘肅風電設計利用小時約為2200小時,2014年甘肅風電利用小時僅為1598小時,甘肅風電利用小時大幅度低于設計值主要有以下四方面的原因:

首先,不同年份風能資源波動較大,2014年屬于小風年,風能資源明顯低于多年平均值,根據對于酒泉風電基地風能資源實測資料的分析,2014年可利用風能資源比多年平均值低14%左右,該因素影響風電利用小時下降280小時左右。

其次,大規模風電基地上下游效應的影響,酒泉風電基地集中了6000多臺風電機組,其中4000多臺風電機組集中在80×20公里范圍內,上游風電場(風電機組)對于下游風電場的影響遠大于設計值,使得風電場的設計利用小時明顯偏高。該因素影響風電利用小時較設計值降低5%以上,風電利用小時下降100小時左右。

三是,風電場設備狀態和運行管理影響,盡管設計考慮了風電場設備可用率的影響,但根據部分風電場實測數據分析,甘肅風電場風電機組等主要設備的可用率明顯低于設計值,且不同風電場可用率存在較大的差距,導致酒泉風電基地發電量受到一定程度的影響,該因素平均影響全省風電利用小時下降40小時左右。

四是,棄風限電的影響風電利用小時降低200小時左右,是風電利用小時低的主要原因。

5、結論與建議

為了履行我國政府承諾2030年CO2排放達到峰值承諾,實現非化石能源在一次能源比重達到20%的目標,2030年我國風電、光電分別需要達到4億千瓦、2億千瓦,需要進一步加快風光電發展。我國風光電資源稟賦特點決定了風光電規模化利用仍然是我國的主要發展方向,其中“三北”地區風電、西部地區的光伏仍將是發展的重點。為了緩解大規模風光電基地棄風棄光矛盾,破解制約大規模風光電基地發展的瓶頸,提出以下建議:

首先,盡快出臺國家可再生能源配額制管理辦法,明確地方政府、電網企業和風電企業的責任與義務,制定可再生能源交易機制和配額管理辦法,確定全國各地區可再生能源的消費配額比例,激發經濟發達地區積極主動接納風電的意愿。其次,借鑒“西電東送”和“三峽送出”解決水電消納的成功經驗,按照滿足“三北”風電、西部光電送出及消納需求為目標,統籌規劃并加快跨區輸電骨干通道建設進度,大幅度提高電網在全國范圍內優化配置新能源資源的能力。三是,國家出臺促進大規模風電消納的政策措施,引導耗能產業向西北能源資源豐富的地區轉移,增加風電就地能力減少外送負擔。四是,堅持電源與電網統一規劃的原則,建立風光電與電網規劃的協同互動機制,適度超前規劃建設各級電網引導新能源發展,實現風電、電網與用電市場協調發展。五是,建立以調峰為主的新能源輔助服務機制,完善跨省區調峰資源共享的管理辦法和補償措施,實現調峰資源在區域乃至全國優化配置,全面提高我國新能源消納能力。

原標題:風光電在冏途

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