已經(jīng)由風(fēng)機性能研究走向大規(guī)模集中式開發(fā)和遠(yuǎn)距離輸送，“風(fēng)電場”要向“風(fēng)電廠”邁進，同時注重規(guī)模和實際發(fā)電效益
本網(wǎng)記者 霍麗文
近日，在中國工程院與國家能源局聯(lián)合召開的能源論壇上，多位專家表示，隨著風(fēng)電的迅速發(fā)展，我國風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的重點問題發(fā)生了很大改變，已經(jīng)由風(fēng)機性能研究走向大規(guī)模集中式開發(fā)和遠(yuǎn)距離輸送，由此，加強電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加快大電網(wǎng)互聯(lián)、搭建能源電力配置和市場交易平臺等較為宏觀的問題成為風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的新方向。
“我國對風(fēng)電并網(wǎng)問題應(yīng)該從更加宏觀、更具戰(zhàn)略性的高度來考慮。”國網(wǎng)能源研究院工程師尹明說。
風(fēng)電并網(wǎng)轉(zhuǎn)向宏觀問題研究
國外風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展可以給中國提供一定的借鑒。
尹明介紹說，國外風(fēng)電發(fā)展初期，并網(wǎng)技術(shù)的研究重點是機組本身控制以及風(fēng)電接入對配網(wǎng)的影響。研究主力為大型風(fēng)電企業(yè)。隨著風(fēng)電規(guī)模的增加和接入電網(wǎng)電壓等級的提高，風(fēng)電對電網(wǎng)的影響日益強大，很多問題暴露出來，由于利益相關(guān)方較為復(fù)雜，單個風(fēng)電企業(yè)很難完成，研究主力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)管機構(gòu)和電網(wǎng)企業(yè)。
風(fēng)電發(fā)展至今，大部分國家把并網(wǎng)技術(shù)的重點集中到大規(guī)模集中開發(fā)和遠(yuǎn)距離輸送的問題上。如歐洲的海上風(fēng)電開發(fā)、美國西部風(fēng)電向東部輸送等。內(nèi)容上側(cè)重于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)相適應(yīng)的大電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行、電力市場交易體制機制的研究。
我國的風(fēng)電發(fā)展可以分為三個階段，１９８５年～１９９５年為試點階段，１９９５年～２００３年為探索階段，２００３年至今為高速發(fā)展階段。
在試點和探索階段，風(fēng)電規(guī)模較小，對并網(wǎng)技術(shù)的研究非常少。在高速發(fā)展階段，國家加大了科研投入，科研機構(gòu)和高校成為主力軍。風(fēng)電機組和風(fēng)電場運行特性成為研究熱點。
“隨著兆瓦級風(fēng)電設(shè)備研制成功，中國風(fēng)電企業(yè)快速發(fā)展，一些大型設(shè)備企業(yè)加強了并網(wǎng)研究，但是受制于核心技術(shù)制約，風(fēng)電設(shè)備企業(yè)還沒有成為研究的主力”，尹明說。
目前，我國規(guī)?；l(fā)展的風(fēng)電面臨兩大問題：以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的調(diào)峰問題，以及風(fēng)電遠(yuǎn)距離大規(guī)模集中發(fā)展的經(jīng)濟性問題，這兩個問題將會成為下一步研究的熱點。
此外，大規(guī)模風(fēng)電入網(wǎng)的政策、規(guī)范和運行機制等軟課題也十分重要，“政府和監(jiān)管機構(gòu)應(yīng)該發(fā)揮日益重要的作用”，尹明表示。
從風(fēng)電并網(wǎng)研究的初步成果來看，風(fēng)電并網(wǎng)問題已經(jīng)涉及到以下層面：電網(wǎng)接納風(fēng)電的主要措施，集中在改善及組合風(fēng)電場的模型，提高風(fēng)電場運行特性，改善系統(tǒng)的靈活性。對此需要加大電網(wǎng)投資，新建改建輸電線路，提高輸電容量。擴大輸電的消納區(qū)域，加強系統(tǒng)互連。
同時，風(fēng)電的規(guī)?；{要求改善電源結(jié)構(gòu)，增加快速調(diào)節(jié)電源和儲能裝置的使用，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)能力。
另外，對于風(fēng)力資源預(yù)測技術(shù)要加強研究。完善市場機制管理體制。輔助服務(wù)方面，考核和選拔機制也能起到很大的作用。
電網(wǎng)承擔(dān)新的核心任務(wù)
“我們認(rèn)為，電網(wǎng)以及智能電網(wǎng)的發(fā)展解決的核心任務(wù)，是服務(wù)于可再生能源和清潔能源的發(fā)展，非常有必要提高電網(wǎng)適應(yīng)風(fēng)電及其它清潔能源的并網(wǎng)、外送、消納能力。”尹明說。
初步研究認(rèn)為，電網(wǎng)對新能源的適應(yīng)能力主要體現(xiàn)在幾方面：規(guī)劃引導(dǎo)能力，建設(shè)生產(chǎn)能力，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范能力，運營調(diào)度能力，技術(shù)創(chuàng)新能力。尹明認(rèn)為，“通過這些能力的發(fā)展和完善，電網(wǎng)完全有可能承擔(dān)服務(wù)風(fēng)電和其它新能源發(fā)展的任務(wù)。”
改善系統(tǒng)和風(fēng)電場相互適應(yīng)的措施主要包括兩個層面。技術(shù)層面，可以采用智能電網(wǎng)技術(shù)、預(yù)測技術(shù)、風(fēng)電機組運行調(diào)控能力技術(shù)。政策層面，可以調(diào)整和改進調(diào)度策略，加強輸、配電線路建設(shè)，改善并網(wǎng)導(dǎo)則和技術(shù)規(guī)范。
總的來說，尹明認(rèn)為，基于未來的風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)，應(yīng)該積極借鑒國外研究成果，結(jié)合我國實際，加大對大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)評價、政策發(fā)揮、運行機制、市場體制等方面的研究，正確認(rèn)識我國風(fēng)電特點，建立風(fēng)電和電網(wǎng)之間、風(fēng)電和其他電源之間長期和諧的發(fā)展關(guān)系。
變“風(fēng)電場”為“風(fēng)電廠”
近年來，我國風(fēng)電裝機容量不斷擴大，２００６～２００９年實現(xiàn)裝機容量翻番。２０２０年的風(fēng)電目標(biāo)已經(jīng)確定，保守的估計也要超過１．５億千瓦，風(fēng)電正在成為電力系統(tǒng)的第三大電源，在某些地區(qū)已經(jīng)成為第二大電源。
雖然目前風(fēng)電裝機容量第三，但發(fā)電量還小于核電，全國平均利用小時只有２０００小時左右。
在風(fēng)電裝機容量大規(guī)模發(fā)展的今天，實際的電量替代成為日益關(guān)注的話題。有學(xué)者提出“風(fēng)電場”要向“風(fēng)電廠”邁進，不僅注重規(guī)模，更要注重實際發(fā)電效益。
中國電科院新能源研究所所長王偉勝則表示，風(fēng)電并網(wǎng)問題主要存在于幾個環(huán)節(jié)：某些省份風(fēng)電比例較大，這些百萬千瓦和千萬千瓦級的風(fēng)電基地建設(shè)本身就是一個技術(shù)挑戰(zhàn)。再者，風(fēng)電沒有有效的預(yù)測，特別是沒有用預(yù)測來指導(dǎo)調(diào)度。此外，風(fēng)電和常規(guī)電源的協(xié)調(diào)發(fā)展問題考慮不足，帶來一些問題。
王偉勝建議，對電力系統(tǒng)來講，調(diào)度應(yīng)該對風(fēng)電的資源分布和運營特性應(yīng)該有更科學(xué)的把握，在此基礎(chǔ)上開展有效預(yù)測。目前我國只能做到０～４８小時內(nèi)預(yù)測，將來要努力做到兩到三天的準(zhǔn)確預(yù)測。實時的運行和超短期預(yù)測方面要和氣象部門合作。
另外，作為技術(shù)支撐，開展風(fēng)電的入網(wǎng)檢測，也是一個非常重要的問題。需求側(cè)方面，則期待更加靈活的風(fēng)電利用。比如考慮用風(fēng)電對電動汽車集中充換電，以及風(fēng)電和供熱聯(lián)系起來，用風(fēng)電給電廠的鍋爐加熱等。
可見，要使“風(fēng)電場”成為“風(fēng)電廠”，得到電量只是最初目標(biāo)，在線運行容量必須是可信的，可評價的，風(fēng)電能夠替代多少裝機容量將成為行業(yè)內(nèi)更加關(guān)注的話題。
