這個問題挺有意思的。
在回答這個問題之前,先扯點別的東西,學習下他國經(jīng)驗。
提及風電,言必稱丹麥,2013年丹麥電力有近4成來自于風力,這是個很夸張的數(shù)字。
那丹麥乃至歐美的風電并網(wǎng)和我國的大規(guī)模風電并網(wǎng)有什么不同呢?
1、數(shù)量級不同
中國所謂‘大規(guī)?!傅氖乔f千瓦級風場,而歐美的‘大規(guī)?!傅氖菐资f千瓦級的風場;中國所說的‘遠距離’指的是幾百上千公里的輸送,歐美的‘遠距離’基本上在一百公里左右。以美國得克薩斯為例,在美國算是大型風場,其最大風電場僅為73萬千瓦,風電集中輸送也僅有上百公里。
2、并網(wǎng)思路不同
我國風電存在“大基地建設(shè),大規(guī)模送出”的思路,歐美則是“”分散接入,就地消納“的思路,這里先不提好壞,只說事實。德國2006年風電場裝機容量小于50MW,接入110kV以下配電網(wǎng)規(guī)模約占總量的70%;丹麥風電機組主要接入30kV及以下網(wǎng)絡(luò),2006年底丹麥風電裝機容量中,約88%接入低壓網(wǎng)絡(luò)和10~30kV配電網(wǎng)。
3、能源結(jié)構(gòu)不同
歐洲燃氣、燃油發(fā)電和水電比例大,調(diào)峰能力強。拿丹麥來說,丹麥的地理位置優(yōu)越,北有水力發(fā)電站,南有火電發(fā)電廠。因此當風力不夠的時候,可以從挪威引進環(huán)保的水電。電力的互送非常頻繁,一年中,丹麥要進出口的電相當于該國總用電量的30%。而我國幅員遼闊,電源負荷分布不均,而且電源以火電為主,調(diào)節(jié)能力相對較差,具體的下面細說。
4、對電網(wǎng)的要求不同
歐洲風電基本是分散接入,對電網(wǎng)用戶側(cè)的智能化要求是比較高的,而歐洲電網(wǎng)也是圍繞這個方向在發(fā)展;而我國的大規(guī)模送出則是另一個課題了,面對的困難也不一樣。
所以,歐洲有些風電并網(wǎng)的經(jīng)驗可以借鑒,但是很多困難卻是特殊的。
下面具體說說千萬級風電并網(wǎng)的問題。
5、能源結(jié)構(gòu)
上面已經(jīng)提到了,這里詳細的描述下。
風電大家都知道是具有波動性的,從一年中風電場每天平均輸出功率看,每天最大和最少發(fā)電量至少相差約40~50倍。從微觀上分析一天內(nèi)的輸出功率變化,風電在24小時內(nèi)仍處于非常不穩(wěn)定狀態(tài),輸出功率(兆瓦)在0~100之間隨機波動。
而且,夜晚用電負荷處于低谷時段風電發(fā)電出力往往較大,即使常規(guī)電源降出力,當風電規(guī)模達到一定程度(大于低谷用電負荷),也難免出現(xiàn)限電棄風。下圖為風電出力曲線和負荷需求曲線對照。
風電的波動性帶來的是它需要對應(yīng)合理的電源進行調(diào)峰,從而來滿足負荷平衡。而我國以煤電為主的電網(wǎng)難以為風電做深度調(diào)峰的。2012年我國煤電發(fā)電量占總發(fā)電量的73.9%。而歐美國家的能源結(jié)構(gòu)是以石油、天然氣等為主,其中美國27%是天然氣發(fā)電;英國燃氣發(fā)電比例更高達60%;北歐國家水電占90%。
所以,這些國家電網(wǎng)對風電并網(wǎng)容納能力遠高于我國,這是因為燃氣、燃油發(fā)電和水電的調(diào)峰能力比煤電強,在一定范圍內(nèi)能有效減少風電波動對電網(wǎng)的危害。即便如此,美國、丹麥等西方國家也已遭遇大規(guī)模風電上網(wǎng)難的制約。
這是比較本質(zhì)的問題。
6、電網(wǎng)問題
這是中國大規(guī)模風電并網(wǎng)面對的特殊問題,當然,歐洲海上風電以后集中打捆送出也會需要到這個問題,但送出距離比我國近很多。
首先這個大規(guī)模并網(wǎng)的可行性需要論證,上千萬千瓦級超大型電源建設(shè),涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃的問題十分復(fù)雜,僅三峽工程電力輸出規(guī)劃就論證了十多年,因此,千萬千瓦級的風電項目大規(guī)模送出怎么可能不需要充分論證?
對電網(wǎng)的影響,大概說來,試想下,有幾千臺甚至上萬臺風力發(fā)電機組在同一接入點接入電網(wǎng),風電輸送線路長度可能達到幾百甚至上千公里。風電出力的隨機波動導(dǎo)致線路無功的流向和規(guī)模頻繁變化,只依靠電網(wǎng)進行無功調(diào)節(jié)是無法滿足風電波動對電壓的影響的。另外,當風電機組低電壓穿越能力不足時,電網(wǎng)一個很小的故障,也可能使風電基地切除,可能造成重大電網(wǎng)事故。
即使論證可行,一般來說,電網(wǎng)的建設(shè)是遠遠滯后于風電建設(shè)的,具體實施起來也有很多困難。
拋開規(guī)模不談,歐洲的風電并網(wǎng)的電網(wǎng)適應(yīng)性還是比較好的。
舉個例子,在星期六凌晨4點前后風電大發(fā)時,丹麥風電出力占負荷需求的比重可達95%以上,此時丹麥向北歐電網(wǎng)輸出電力,北歐電網(wǎng)通過跨國/跨區(qū)輸電網(wǎng)為丹麥電網(wǎng)提供備用,以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。而在星期六18點前后風速超過25m/s時,風機退出運行,風電場出力急劇下降,此時北歐電網(wǎng)向丹麥輸入大量電力,滿足負荷需求。
7、其他問題 風電運行管理水平
這塊,歐洲水平是很高的,以西班牙和丹麥為代表。他們廣泛開展了風電功率預(yù)測工作,都實現(xiàn)了風電輸出功率的日前預(yù)測,西班牙規(guī)定風電出力預(yù)測誤差超過20%時將被罰款,2006年,西班牙絕大多數(shù)風電場發(fā)電量都銷售給了電網(wǎng)企業(yè),只有不到5%的風電由于預(yù)測誤差超過20%,發(fā)電企業(yè)不愿交罰金而采取了棄風措施。然后對風電場進行有效調(diào)控,如西班牙成立可再生能源電力控制中心(CECRE),對風電場進行有效監(jiān)控和有序調(diào)控,水平非常高。
我國這方面就差強人意了。
8、電價等管理政策
這塊不太好說,畢竟國家不同。
就說德國吧,德國1991年頒布的《電力入網(wǎng)法》強制要求公用電力公司收購可再生能源電力,但1998年后德國電力行業(yè)市場化,銷售電價整體下降,為了緩解壓力,2000年4月德國出臺了《可再生能源法》,核心政策調(diào)整為可再生能源強制入網(wǎng),采用固定電價優(yōu)先購買,并建立了可再生能源電力成本全網(wǎng)分攤制度。2009年1月,針對風電在電源結(jié)構(gòu)中的比例不斷提高、對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行影響日漸突出,又頒布了可再生能源法修正案(EEG2009),對部分情況下風電可不優(yōu)先收購進行了規(guī)定。
可以看出,非常靈活,我國任重道遠。