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加強統一規劃 采用特高壓技術消納風電意義重大

2012-09-06 08:50:59 國家電網報   作者: 李連存  

日前,溫家寶總理對我國并網風電裝機超過5000萬千瓦成為世界第一風電大國作出重要批示,要求“完善制度和規范,加強統一調度和管理,積極推進技術進步和產業升級,加快構建風能、太陽能等新能源開發利用、高效配置、安全運營平臺”。

“十二五”及中長期,為實現風電發展目標,促進風電與系統、風電與電網的協調發展,必須進一步做好風電開發、系統電源、輸電通道、消納市場的統一規劃,統籌風電與電網建設,建立風電項目與并網工程協調規劃、同步投產的有效機制。

記者:請您結合我國風電發展情況,談一下為什么要加強統一規劃?

張運洲:我國風能資源分布的特點決定了我國風電“大規模、高集中”的開發模式。“三北”(東北、西北、華北北部)地區是我國陸地風能資源最豐富的地區,具備基地式集約化開發的條件,風電利用小時數高,上網電價低。我國海上風能資源也較為豐富,但目前海上風電建設成本、運行維護費用都較高。從經濟開發的角度考慮,未來我國風電開發應以集中規模開發為主、分散式開發為輔;以陸地風電為主,海上風電為輔。

今年7月,國家能源局發布了《風電發展“十二五”規劃》,提出了我國2011~2020年風電的發展目標、開發布局和建設重點,其中,規劃風電2015年并網裝機容量達到1億千瓦,2020年超過2億千瓦。根據國家規劃,重點建設河北、蒙東、蒙西、吉林、甘肅、山東、江蘇、新疆和黑龍江等9個大型風電基地,到2015年,這9大基地裝機容量總計達到7900萬千瓦以上。

我國風電大規模發展的現狀客觀要求“建設大基地、融入大電網”。我國風電基地所在電網負荷水平低、系統規模小、就地消納風電的能力十分有限。隨著“三北”風電的大規模集中開發,必須加快這些地區電力外送通道建設,使“三北”風電在中東部地區消納,促進大型風電基地的開發和高效利用。

隨著我國風資源普查工作的逐步深入,我國風電開發規劃調整頻繁。國家電網公司及時調整輸電規劃,對風電送出工程在規劃設計、資金落實等方面給予優先保障,積極創造條件,優先滿足風電接入電網需要。2009年以來,國家電網公司貫徹國家風電發展戰略,先后開展了各大型風電基地消納市場分析與輸電規劃研究,按照由近及遠的原則,“先省內、后區域、再全國”安排風電消納市場,系統提出了各風電基地省內電網建設方案和區外消納電網方案,將“三北”風電基地和“三華”電力市場規劃為一個整體,為我國實現風電發展戰略目標提出了全面可行的實施途徑。

在我國規劃建設的大型風電基地中,大部分風電基地除優先考慮在當地省級電網或所在區域電網內消納外,還需要考慮跨區輸送和消納。根據國家相關規劃,2020年“三北”地區風電開發規模將達到1.5億千瓦左右,根據風電消納能力及消納市場研究,2020年“三北”地區的風電跨省區外送規模將達到1億千瓦左右,約占當地風電開發規模的70%。采用特高壓技術,建設跨區輸電通道,對促進我國“三北”地區大型風電基地的開發利用意義重大。

華北、華東、華中三大電網的電力負荷約占全國的三分之二,是接納我國東北和西北風電的主要受端市場。同時,三大電網的電源結構存在明顯差異,華北和華東電網受供熱機組比重較大影響,冬季調節能力相對較差;華中電網受季節性水電影響,夏季調節能力相對較差。

因此,通過建設華北—華中—華東互聯的大同步電網,可充分利用不同季節各類電源的相互補償調節,在發揮錯峰、降低峰谷差等聯網效益的同時,可大幅提高系統消納風電的能力。

理論上講,風電跨區輸送存在“點對網”輸送和“網對網”輸送兩種方式。模擬分析表明,如“點對網”單獨輸送風電,線路功率波動頻繁,系統安全穩定風險明顯增加;另外,輸電線路的利用率較低,單獨輸送風電的經濟性較差。我國哈密、酒泉、蒙西、錫盟、蒙東等風能資源豐富地區同時與大型煤炭基地毗鄰,是綜合能源輸出地區,具備煤電和風電統籌規劃、聯合外送的資源基礎條件。統籌規劃這些地區的煤電基地和風電基地,推動煤電和風電“網對網”聯合外送,既可以促進風電基地開發利用,大幅度提升電價競爭力和資源配置效率,又符合“輸煤輸電并舉”的發展戰略思路,解決長期困擾我國的煤電運緊張難題,實為一舉兩得之選擇。當前面臨的突出問題是要凝聚共識、切實推進。

記者:如何確保風電項目與電網工程協調發展?

張運洲:在我國風電飛速發展的形勢下,要保障風電項目與電網工程協調發展,需要克服三個方面的困難:

一要同步考慮風電接入和送出問題。我國風能資源與負荷中心逆向分布,也就是有風的地方負荷小,比如,目前風電裝機均超過500萬千瓦的蒙西、蒙東、甘肅、冀北這4個地區,風電發電量約占全國風電發電量的50%,但用電量僅占全國的10%。大多數風電場都難以做到就地消納,需要通過多級升壓,通過高電壓電網外送,這點我國與國外有很大區別。這樣就造成了風電電網配套工程不是一個簡單的接入問題,而要同步考慮接入和送出問題,相應地,電網要進行系統地規劃。

二是風電場前期工作與建設工期均比電網建設工期要短。風電工程前期工作周期短、手續相對簡單,而電網工程線路長,涉及面廣,前期工作比較復雜,時間比較長,所以往往是風電場先核準,電網工程還沒有核準,也就是“先核風,后核網”。另外,風電場建設工期與電網建設工期也不一樣,一個5萬千瓦的風電場建設工期通常為半年左右,而220千伏工程的工期通常為一年左右,這就要求電網企業能夠充分掌握風電核準及建設信息,在此基礎上,一方面要超前開展前期工作,一方面要加快電網工程建設,才能保障風電及時并網。

三是風電項目兩級管理、分散核準,電網項目統籌配套非常困難。按照國家規定,5萬千瓦及以上風電項目由國家核準,5萬千瓦以下項目由地方核準。近幾年地方發展風電的積極性很高,大量風電場劃小為4.95萬千瓦規模由地方核準,由不同業主分散建設。眾多業主分別提出接入系統要求,項目分散面廣、項目計劃變化快,給電網企業統籌風電并網方案及安排送出工程帶來巨大挑戰。2010~2011年,由地方政府核準建設的4.95萬千瓦及以下風電場占同期核準風電場規模90%以上。這就迫使電網企業呼吁在加強風電場與電網統一規劃的原則下,更加積極主動地與風電場業主溝通協調。

為促進大風電融入大電網,需要在建設風電項目的同時,同步配套接入電網工程,并完善跨區電網建設。2006年以來,國家電網公司累計投資458億元,建成風電并網線路2.53萬千米,新(擴)建變電站420座。面對風電與電網規劃前期不同步、建設工期不匹配等困難,國家電網公司積極跟蹤風電項目進展,主動與風電業主協調配合,及時調整配套電網工程建設時序,超前開展前期工作,在設計力量、施工隊伍、物資供應、資金落實等方面優先保障,倒排工期,積極創造條件,千方百計加快風電送出工程建設,盡最大努力滿足了風電接入電網的需要。

“十二五”及中長期,為實現風電發展目標,促進風電與系統、風電與電網的協調發展,建議進一步做好風電開發、系統電源、輸電通道、消納市場的統一規劃,統籌風電與電網建設,建立風電項目與并網工程協調規劃、同步投產的有效機制。

記者:您認為應采取哪些措施,保證風電科學、有序、健康發展?

張運洲:風電具有隨機性、間歇性的特點,客觀上需要一定規模的靈活調節電源與之相匹配。受電源結構的制約,長期以來我國電力系統調峰能力不足。我國風電集中的“三北”地區電源結構單一,以火電為主,且供熱機組比重大,燃油燃氣及抽水蓄能等靈活調節電源不足2%,調峰能力有限,冬季調峰尤為困難。“三北”地區由于調峰容量不足,加上跨區跨省聯網規模小,風電棄風問題較為嚴重,造成巨大的投資和資源浪費。從全國來看,目前風電占電源裝機的比重只有5%左右,中東部地區調峰資源較為豐富,消納風電的市場潛力未能充分發揮。

加大調峰電源建設力度對實現風電發展規劃目標至關重要。為實現2015年及中長期風電發展目標,在提高現有機組的調峰能力的基礎上,未來需要加快建設燃氣發電、抽水蓄能等調峰電源,積極發展調峰性能好、高參數、大容量、高效率燃煤機組,并加快建設調節性能好的大型水電基地,以滿足系統調峰需求、促進風電與調峰電源協調發展。

燃氣發電可以促進風電規模化外送與高效消納。由于風電的發電小時數比較低,長距離單獨輸送風電時,單位電量的輸電費用比較高。為促進風電的規模化外送,在大型風電基地(送端地區)聯合規劃建設煤電基地和一定容量的燃氣電站,既可以在一定程度上解決接入大規模風電后送端系統的調峰問題,也可以實現風火打捆輸送、降低輸電費用;在負荷中心(受端地區)建設一定規模的燃氣電站,可以提高受端地區接納風電的能力,促進風電高效消納。研究表明,綜合考慮天然氣供給能力、天然氣發電成本較高等因素,2020年我國調峰性能較好的燃氣電站將達到7000萬千瓦左右,主要布局在東中部負荷中心地區,其中華北、華中及華東電網燃氣發電裝機占全國的70%以上。

為促進風電與抽水蓄能協調發展,抽水蓄能電站的發展規模和布局要充分考慮站址資源的分布及各區域電力供應結構的特點。我國抽水蓄能站址資源豐富,全國抽水蓄能電站前期選址總量超過1.3億千瓦。東中部地區是我國電力負荷中心,電力負荷峰谷差大,抽水蓄能站址資源較好,未來主要在基荷運行的核電建設規模大、大規模區外來電(如風電火電聯合外送)的調節幅度也有限,因此應加大“三華”和南方電網覆蓋地區抽水蓄能電站的建設力度;在東北和西北地區,為適應風電的大規模開發,也需要加快送端地區抽水蓄能站址的普查,對站址條件好、單位投資相對較低的抽水蓄能電站,應加快開發建設。研究表明,綜合考慮調峰電源建設條件、系統的安全性和經濟性,以及提高跨區輸電效率等,2020年我國抽水蓄能電站將達到5000萬千瓦以上,主要布局在“三華”電網和南方電網的受端負荷中心地區。




責任編輯: 中國能源網