新能源發(fā)電無論是風(fēng)能還是太陽能，均具有隨機(jī)性強(qiáng)、出力不穩(wěn)定、調(diào)峰調(diào)頻能力差、不能大規(guī)模儲存的特性，如果采用大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送方式，不僅對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行造成極大風(fēng)險(xiǎn)，而且線損電量損失巨大、輸配電建設(shè)投資驚人，還容易造成棄風(fēng)限電、棄光限電現(xiàn)象，浪費(fèi)寶貴的能源資源。相反，如果在資源富集地或者用戶端推廣分散開發(fā)模式，用電戶可以投資風(fēng)電光電，自建自發(fā)自用，調(diào)度機(jī)構(gòu)優(yōu)先調(diào)度、系統(tǒng)整體平衡調(diào)節(jié)，富余電量可向電力市場出售，供電不足則由大系統(tǒng)補(bǔ)給。如此開發(fā)模式，優(yōu)點(diǎn)顯而易見：一是電力就地消納，基本不棄風(fēng)不棄光，電量得到充分利用；二是不用遠(yuǎn)距離送電，故不用配套新建大量高壓、超高壓輸變電設(shè)施，節(jié)省大量投資并減少大量輸電損耗；三是電源分散，故接入系統(tǒng)電壓等級很低，好比在“毛細(xì)血管系統(tǒng)”里運(yùn)行，出力不穩(wěn)定的風(fēng)電電力對涉及主系統(tǒng)安全和電能質(zhì)量的電壓和頻率等重要參數(shù)指標(biāo)影響甚微。
正是由于分散開發(fā)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，許多開發(fā)利用新能源比我國早的發(fā)達(dá)國家，風(fēng)電和太陽能發(fā)電均采用了分散開發(fā)、就地供電模式。例如北歐諸國，風(fēng)電機(jī)組星羅棋布、三三兩兩，還有許多是單臺接入20千伏—10千伏以及電壓等級更低的電網(wǎng)，大都直接接到供電系統(tǒng)。西班牙風(fēng)電采用比較分散的開發(fā)模式，單個風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模都不大，“遍地開花”，發(fā)展速度并不慢，風(fēng)電裝機(jī)總量達(dá)到了“風(fēng)電三峽”的規(guī)模水平，風(fēng)電電量占到全部電量的16%，風(fēng)電運(yùn)行容量占日負(fù)荷比例曾達(dá)到創(chuàng)世界紀(jì)錄的53%。即使風(fēng)電集中程度最高的美國，單個風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模仍很小，在全美現(xiàn)有風(fēng)電裝機(jī)4000萬千瓦中，大于20萬千瓦的風(fēng)電場個數(shù)僅占總數(shù)的4%—5%。德國光伏發(fā)電容量為1732萬千瓦，2011年年底超過2300萬千瓦，超過我國三峽水電站裝機(jī)規(guī)模，基本都分散地建在用電戶屋頂，分布式接入系統(tǒng)。
二、我國國情決定了新能源不宜采用集中開發(fā)模式
在我國新能源開發(fā)模式上，主張集中開發(fā)的觀點(diǎn)認(rèn)為，中國北方土地遼闊，風(fēng)能光能資源非常豐富，但電力負(fù)荷小、電網(wǎng)薄弱，不能按照歐洲那種“分散上網(wǎng)、就地消納”的模式發(fā)展，只能是采用“大規(guī)模—高集中—遠(yuǎn)距離—高電壓輸送”的發(fā)輸模式。然而，開發(fā)資源必定要受到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面諸多條件的制約，在一定發(fā)展階段內(nèi)，“豐富的資源”并不是都能夠開發(fā)利用的。最基本的方法還是進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，考慮上述新能源特性和現(xiàn)有技術(shù)，以尋求技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的最佳模式和方式。
首先，集中開發(fā)對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行造成極大風(fēng)險(xiǎn)。由于風(fēng)電、光伏呈現(xiàn)隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點(diǎn)，與水電、火電等常規(guī)電源相比，目前還沒有辦法像常規(guī)電源一樣對風(fēng)電場有功出力進(jìn)行計(jì)劃安排和控制。大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新的問題和挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在：電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻壓力增大、電壓控制難度提高、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加等。近期，甘肅酒泉、甘肅瓜州與河北張家口等地接連發(fā)生風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故。如2011年2月，發(fā)生在酒泉的一起“脫網(wǎng)”事故，導(dǎo)致附近16個風(fēng)電場的598臺風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，損失出力84萬千瓦，占事故前酒泉地區(qū)風(fēng)電出力的54．4%。在最高電壓等級的電網(wǎng)上注入隨機(jī)波動的新能源電流，有點(diǎn)像在“主動脈系統(tǒng)”里隨機(jī)地供應(yīng)間歇性“血流”，對整個大系統(tǒng)，特別是受端電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量帶來較大負(fù)面影響。
其次，由集中開發(fā)導(dǎo)致的“并網(wǎng)難”、“棄風(fēng)限電”造成巨量能源浪費(fèi)。風(fēng)電發(fā)展關(guān)鍵問題是電網(wǎng)消納，北方風(fēng)電集中開發(fā)地區(qū)大都遭遇較嚴(yán)重的棄風(fēng)限電問題，東北一些地區(qū)冬季棄風(fēng)限電比例已近50%；西北主要風(fēng)場因數(shù)次脫網(wǎng)事故，目前限電竟高達(dá)70%—80%。風(fēng)能資源最好的一些地區(qū)，設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)還不到1400。當(dāng)前在西部地廣人稀、用電負(fù)荷很小的地區(qū)又掀起了集中大規(guī)模建設(shè)太陽能發(fā)電的熱潮，其電力消納同樣遇到遠(yuǎn)送的問題，有的要輸送700—800公里才到省負(fù)荷中心，而省內(nèi)又無力全部消化，還要向東部輸送，光伏發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)僅1700左右。
最后，集中開發(fā)需要配套建設(shè)輸變電設(shè)施，投資巨大。在遠(yuǎn)離用電負(fù)荷中心的地區(qū)集中建設(shè)巨型風(fēng)電場和光伏電站，優(yōu)點(diǎn)是項(xiàng)目建設(shè)、管理的效率較高。如果經(jīng)論證具備經(jīng)濟(jì)合理性，當(dāng)然不失為一種高效率開發(fā)模式。然而，為了遠(yuǎn)距離輸送風(fēng)電光電，需要層層升高電壓，配套新建從10千伏至750千伏之間各個電壓等級全套輸變電設(shè)施，才能將昂貴的風(fēng)電光電輸送到上千公里甚至數(shù)千公里以外去使用。以某風(fēng)電場300萬千瓦項(xiàng)目投資概算為例，風(fēng)電本體投資225億元，另配套送變電工程投資高達(dá)66．7億元。而且這66．7億元投資中尚未包括受端電網(wǎng)從750千伏至10千伏之間層層降壓所需新增輸變電投資。相比之下，以低電壓分散接入系統(tǒng)的風(fēng)電項(xiàng)目，新增輸變電投資就少得多。風(fēng)電設(shè)備發(fā)電年等效利用小時(shí)數(shù)為2000多，光電更少，由此連帶降低了輸電系統(tǒng)效率。加之輸送昂貴的風(fēng)電光電，長距離線損和層層變損對輸電經(jīng)濟(jì)性影響頗大，過網(wǎng)費(fèi)進(jìn)一步降低了經(jīng)濟(jì)競爭力。而就地消納的新能源電力就沒有這些成本。
三、分散開發(fā)新能源不僅投入少、效率高，而且具有現(xiàn)實(shí)可行性
從我國新能源這幾年的發(fā)展可以看出，電網(wǎng)企業(yè)在系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行和新能源電量消納方面遇到較大困難，出現(xiàn)較多棄風(fēng)和數(shù)次系統(tǒng)穩(wěn)定事故，使超大規(guī)模集中并網(wǎng)的風(fēng)電對電網(wǎng)運(yùn)行安全性影響受到關(guān)注，大量限電使風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性降低，風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)能大量積壓，產(chǎn)量大起大落，這也是當(dāng)前風(fēng)電發(fā)展速度放緩的原因所在。然而，分散開發(fā)新能源就不會出現(xiàn)這些問題，分散的風(fēng)機(jī)可以同時(shí)建設(shè)，千家萬戶都來建，可謂“聚沙成塔、積少成多”，不僅投入少、效率高，而且隨著技術(shù)進(jìn)步越來越具有現(xiàn)實(shí)可行性。
2010年某企業(yè)在蒙西達(dá)茂旗某個大風(fēng)電場附近做了個試驗(yàn)。在1座35千伏配電變電站墻外建設(shè)了4臺1．5兆瓦風(fēng)電機(jī)組，直接接入用電端。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，結(jié)果令人振奮。這4臺風(fēng)機(jī)因無需建設(shè)場內(nèi)送變電工程，造價(jià)比相鄰風(fēng)電場低1300元／千瓦，節(jié)省建設(shè)投資16%。風(fēng)機(jī)日常出力與變電站平均負(fù)荷相當(dāng)，發(fā)電量直接消納，不用升壓返送。特別是由于接入電壓等級很低，對蒙西電力系統(tǒng)運(yùn)行主要參數(shù)沒有影響，從未出現(xiàn)“被棄風(fēng)”情況，其折算年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)達(dá)2500左右。而在距其不遠(yuǎn)處以220千伏電壓接入高壓系統(tǒng)的大風(fēng)場，有時(shí)會棄風(fēng)限電，發(fā)電利用小時(shí)數(shù)明顯低于試驗(yàn)機(jī)組。我們以甘肅省為例來說明分散開發(fā)的好處。該省各地風(fēng)能資源條件都不錯，全省用電環(huán)節(jié)10千伏配電變電站有12．3萬座。保守地假設(shè)，即使其中的90%不具備建設(shè)和接入風(fēng)機(jī)條件，那么可以接入風(fēng)機(jī)的用電變電站還有1．2萬座。如果考慮在每座10千伏用電變電器附近各建設(shè)并接入1臺風(fēng)機(jī)，很快就可以建成1．2萬臺。而現(xiàn)在，甘肅全省運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組數(shù)量僅3000多臺。這個設(shè)想僅考慮了10千伏一個電壓等級，還有上千座35千伏和110千伏配電設(shè)施可以容納更大量風(fēng)機(jī)，消納更多風(fēng)電電量。甘肅一個用電小省尚且如此，推廣到全國呢？
而且，隨著我國風(fēng)電設(shè)備技術(shù)進(jìn)步、性價(jià)比不斷提高，適合低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)機(jī)發(fā)展很快。以往認(rèn)為平均風(fēng)速低于每秒6．5米的風(fēng)能資源沒有開發(fā)價(jià)值，現(xiàn)在若采用低風(fēng)速風(fēng)機(jī)，每秒5．5米的風(fēng)能資源都具有了經(jīng)濟(jì)上的可開發(fā)性。過去山區(qū)、丘陵地帶設(shè)備運(yùn)輸困難，也因有了分段槳葉技術(shù)而得到解決，這些都為全國各地分散開發(fā)建設(shè)風(fēng)電提供了有利條件。
（作者單位：國家信息中心經(jīng)濟(jì)預(yù)測部）
