棄風(fēng)問題逐年加重
2010年下半年，國內(nèi)風(fēng)電棄風(fēng)問題仍然嚴(yán)重;而2011年，風(fēng)電棄風(fēng)現(xiàn)象更加突出。根據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會對內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、廣東、山東、甘肅、新疆、河北以及云南10個省(自治區(qū))內(nèi)的部分風(fēng)電企業(yè)在2011年由于電網(wǎng)調(diào)度限制風(fēng)電出力造成的發(fā)電量損失情況進行的初步統(tǒng)計調(diào)查，10個省(自治區(qū))統(tǒng)計覆蓋的風(fēng)電場總裝機容量達到1869.1萬千瓦，占全國風(fēng)電并網(wǎng)容量的42%。在2011年1月1日至2011年12月31日期間，列入調(diào)查樣本的風(fēng)電場2011年應(yīng)發(fā)電量為353.47億千瓦時，但由于電網(wǎng)調(diào)度原因被限發(fā)的電量高達59.8億千瓦時，除甘肅、內(nèi)蒙古、吉林之外，黑龍江限出力損失電量達到14.39%，遼寧達到10.45%，新疆達到5.2%，云南達 到4.9%，河北達到3.86%，山東達到1.17%，廣東達到1.00%。盡管在一些用能集中、消納情況較好的地區(qū)限出力比例較小，但由于限出力比例高的地區(qū)裝機權(quán)重很大，全國限出力損失電量比例仍高達16.92%。
風(fēng)電棄風(fēng)，部分原因是因為一些風(fēng)電資源比較豐富的地區(qū)，風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃側(cè)重于資源規(guī)劃，缺乏具體的風(fēng)電送出和風(fēng)電消納方案。由于風(fēng)電項目前期工作流程相對簡單，核準(zhǔn)進度快，建設(shè)周期相對較短，而電網(wǎng)接入系統(tǒng)在項目審查、方案確定及工程建設(shè)方面相對復(fù)雜，致使接入系統(tǒng)工程與風(fēng)電場建設(shè)難以同步完成，只能棄風(fēng)。但更重要的是因為風(fēng)電的特性決定的：風(fēng)電出力特性不同于常規(guī)電源，一方面，風(fēng)電出力具有隨機性和波動性，造成風(fēng)電功率預(yù)測精度較低，風(fēng)電達到一定規(guī)模后，如果不提高系統(tǒng)備用容量水平，調(diào)度運行很難做到不棄風(fēng);另一方面，風(fēng)電多具有反調(diào)峰特性，即夜晚用電負(fù)荷處于低谷時，風(fēng)電出力往往較大，即使常規(guī)電源降出力，當(dāng)風(fēng)電規(guī)模達到一定程度(大于低谷用電負(fù)荷)時，也難免出現(xiàn)限出力棄風(fēng)現(xiàn)象。
備用與儲能雙管齊下
在過去很長一段時間里，靠簡單地增加大型和更大型發(fā)電機組來滿足不斷增長的電能需求曾是最好的辦法。為削弱對化石燃料發(fā)電的依賴和降低溫室氣體的排放，世界各國都在積極開發(fā)利用新能 源，而基于風(fēng)力發(fā)電的無限制接入，在時常出現(xiàn)的短時出力高峰和長時間完全沒有功率輸出的情況下，需要有靈活的后備容量，否則大量棄風(fēng)難以避免。減少棄風(fēng)，無外乎增加這種“靈活的后備容量”。而因為缺乏“靈活的后備容量”，電網(wǎng)調(diào)度限制風(fēng)電出力導(dǎo)致的電量損失現(xiàn)象已經(jīng)成為影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展和國家非化石能源消費戰(zhàn)略目標(biāo)完成的主要制約因素之一。
如何增加這種“靈活的后備容量”?中國電科院首席專家胡學(xué)浩表示，一種辦法是用其他常規(guī)電廠參與調(diào)峰，另一種就是蓄能。在常規(guī)電廠中，水電受地理條件限制，燃氣電廠受燃料供應(yīng)和管道建設(shè)的限制，只有燃煤火電受到的限制較少，但燃煤火電參與調(diào)峰與水電、燃氣發(fā)電相比，其經(jīng)濟性需進行計算分析，此外受環(huán)保及其他因素的制約，燃煤火電呈減少的趨勢。另外所有常規(guī)電站作為備用電站還涉及經(jīng)濟性問題。因此，利用常規(guī)電廠參與調(diào)峰要因地制宜，有比較地選擇最經(jīng)濟適用的辦法解決問題。
至于蓄能，應(yīng)該說在條件適宜的地方建抽水蓄能電站是解決風(fēng)電間歇性問題的最佳手段。抽水蓄能電站是一種特殊形式的水電站，它既是電源點，又是負(fù)荷點。
抽水蓄能電站是世界公認(rèn)的可靠調(diào)峰電源，啟動迅速、爬坡卸荷速度快、運行靈活可靠，既能削峰又可填谷。其快速轉(zhuǎn)變的靈活性可彌補風(fēng)力發(fā)電的隨機性和不均勻性，不僅可以打破電網(wǎng)對于風(fēng)電容量的 限制，為大力發(fā)展風(fēng)電創(chuàng)造條件，而且可為電網(wǎng)提供更多的削峰填谷容量和調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用電源，提高供電可靠性和經(jīng)濟效益。對于風(fēng)電較集中的地方，在大力發(fā)展風(fēng)電的同時，建設(shè)一定規(guī)模的抽水蓄能電站，并建設(shè)相應(yīng)的輸電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是能源資源優(yōu)化配置的具體體現(xiàn)。
目前，國內(nèi)外已開始了壓縮空氣儲存電能的嘗試，國外(如德國)已有成功的案例，其原理是利用風(fēng)電供電給壓縮機壓縮空氣并儲存在容器或者地下洞穴，而后利用這些儲存的空氣 (或再輔以一定的燃料)帶動(燃氣)發(fā)電機組。胡學(xué)浩認(rèn)為，這種技術(shù)相對比較復(fù)雜，制約條件較多，有必要從技術(shù)上、經(jīng)濟上進行突破。
此外，運用新型電池儲存能量也是一種可選擇的方法，但電池大規(guī)模儲能涉及電池壽命、價格等問題。盡管我國張北風(fēng)光儲輸示范項目已經(jīng)證明儲能基本上可滿足新能源并網(wǎng)的功能性要求，但儲能電池在壽命、安全性以及經(jīng)濟性方面還存在一定的問題，目前難以將成本降低到可商業(yè)化運行的門檻。但是，這種技術(shù)比較適合于作為分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的一種重要調(diào)節(jié)手段。作為一種大規(guī)模儲能手段，我們要進行深入研究，使其能夠商業(yè)化。
胡學(xué)浩還建議，在使用常規(guī)電廠參與調(diào)峰和蓄能調(diào)峰外，要特別注意加強區(qū)域間的輸電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以利于增加相互間的功率支援能力。“丹麥的風(fēng)電建設(shè)和電網(wǎng)建設(shè)就是一個很好的例子。”
