僅僅數(shù)月之前，充斥媒體的還是諸如再造一個(gè)風(fēng)電“陸上三峽”之類(lèi)的豪言壯語(yǔ)，但在8月底高層表態(tài)稱(chēng)風(fēng)電等新興產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)傾向之后，一夜之間各式版本的擔(dān)憂便紛紛冒了出來(lái)，稱(chēng)新能源產(chǎn)業(yè)“虛熱”者有之，稱(chēng)中國(guó)風(fēng)電行業(yè)將被“拖垮”者有之。其實(shí)，風(fēng)電產(chǎn)能過(guò)剩僅僅是表面現(xiàn)象，真正的深層次原因是電源結(jié)構(gòu)的不盡合理和電網(wǎng)建設(shè)的相對(duì)滯后。只要多方面下手解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)問(wèn)題，風(fēng)電在我國(guó)的發(fā)展空間是巨大的，當(dāng)前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于突破并網(wǎng)瓶頸的轉(zhuǎn)折關(guān)頭。
狂飆突進(jìn)帶來(lái)“消化不良”
得天獨(dú)厚的廣袤國(guó)土，決定了中國(guó)必然是一個(gè)風(fēng)資源大國(guó)。中國(guó)的風(fēng)能資源分布廣泛，其中較為豐富的地區(qū)主要集中在東南沿海及附近島嶼以及北部(東北、華北、西北)地區(qū)，內(nèi)陸也有個(gè)別風(fēng)能豐富點(diǎn)。此外，近海風(fēng)能資源也非常豐富。我國(guó)陸地10米高度風(fēng)能經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量為2.53億千瓦，近海資源估計(jì)比陸地上大3倍，10米高度風(fēng)能經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量約為7.5億千瓦，50米高度約為15億千瓦。
近年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展風(fēng)能發(fā)電。2005年，中國(guó)還只有50萬(wàn)千瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量，但在當(dāng)年《可再生能源法》實(shí)施之后，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)連續(xù)4年實(shí)現(xiàn)新增裝機(jī)容量翻番，2008年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)1221萬(wàn)千瓦，已成為亞洲第一、世界第四的風(fēng)電大國(guó)，僅排在美國(guó)、德國(guó)、西班牙之后。
目前，國(guó)家能源局已初步?jīng)Q定將2020年風(fēng)電裝機(jī)容量規(guī)劃提升到1.5億千瓦，風(fēng)電市場(chǎng)有近百倍的巨大發(fā)展空間。而在利潤(rùn)率方面，2007年國(guó)內(nèi)最大的風(fēng)機(jī)制造企業(yè)——金風(fēng)科技(30.85,0.00,0.00%)整機(jī)的毛利率達(dá)到了29%；并且，國(guó)家財(cái)政部2008年8月出臺(tái)政策，對(duì)風(fēng)電整機(jī)及關(guān)鍵零部件制造企業(yè)按600元/千瓦予以補(bǔ)助。
種種利好刺激之下，中國(guó)風(fēng)機(jī)企業(yè)從2004年的6家猛增至現(xiàn)在的70多家，企業(yè)數(shù)量增長(zhǎng)10倍以上；風(fēng)電的裝機(jī)容量也從2002年前的46.8萬(wàn)千瓦，迅速發(fā)展到2008年底的1200萬(wàn)千瓦，7年足足增長(zhǎng)了25倍。
但是，在競(jìng)相上馬風(fēng)電項(xiàng)目的背后，卻是微不足道的經(jīng)濟(jì)效益，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)陷入產(chǎn)能過(guò)剩的尷尬境遇。
截至2008年底，風(fēng)電裝機(jī)容量只占到全國(guó)電力總裝機(jī)容量的1.13%，而發(fā)電量更是只占區(qū)區(qū)0.37%。同時(shí)，內(nèi)蒙古約有三分之一的風(fēng)電并網(wǎng)項(xiàng)目處于閑置狀態(tài)；甘肅酒泉已經(jīng)投運(yùn)的46萬(wàn)千瓦風(fēng)電裝機(jī)最大發(fā)電出力只能達(dá)到65%左右。
國(guó)內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)面臨的主要問(wèn)題主要集中在產(chǎn)能過(guò)剩、成本過(guò)高、機(jī)組質(zhì)量和電網(wǎng)模式制約等方面。2008年，國(guó)內(nèi)僅僅是前四家廠商(金風(fēng)、華銳、東氣和上氣)的產(chǎn)能就達(dá)到1200萬(wàn)千瓦；而2009年全國(guó)新增裝機(jī)容量大概為800-900萬(wàn)千瓦，2010年可能是1000萬(wàn)千瓦或更多一些。市場(chǎng)短期內(nèi)確實(shí)無(wú)法消化設(shè)備商的龐大產(chǎn)能。
而且，國(guó)內(nèi)風(fēng)電沒(méi)有形成國(guó)外的“先有需求再建項(xiàng)目”和“當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、就地消納”的產(chǎn)業(yè)模式，在此情況下，如果再急于上馬新的項(xiàng)目，勢(shì)必造成資源浪費(fèi)，也不利于市場(chǎng)的有序發(fā)展。
產(chǎn)能過(guò)剩深層次原因
產(chǎn)能過(guò)剩僅僅是表面現(xiàn)象。中國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)大都缺少水電和火電，線網(wǎng)建設(shè)程度低，這就造成了2008年中國(guó)1215.3萬(wàn)千瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量只有894萬(wàn)千瓦并網(wǎng)發(fā)電的尷尬局面。目前，很多風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際等效滿負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)低于設(shè)計(jì)值，全國(guó)平均的容量系數(shù)約為0.2。而國(guó)際平均水平在0.25-0.3之間。容量系數(shù)低，從單位投資來(lái)看，經(jīng)濟(jì)性較差。
造成這種現(xiàn)象的真正的深層次原因是電源結(jié)構(gòu)的不盡合理和電網(wǎng)建設(shè)的相對(duì)滯后。
風(fēng)電出力的不穩(wěn)定性，使得現(xiàn)有運(yùn)行中的火電機(jī)組被迫大幅度參與系統(tǒng)調(diào)頻工作，而火電機(jī)組調(diào)節(jié)速度較慢，難以完全適應(yīng)風(fēng)電的大幅度快速變化。隨著風(fēng)電的快速增長(zhǎng)，風(fēng)電突變幅度將繼續(xù)增大，這將對(duì)電網(wǎng)頻率質(zhì)量造成較大影響。要解決這一問(wèn)題，就需要新建大量調(diào)峰電源。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司測(cè)算，每并網(wǎng)100萬(wàn)千瓦風(fēng)電，必須有80萬(wàn)千瓦以上的燃?xì)鈾C(jī)組或抽水蓄能電站為其調(diào)峰配套。
風(fēng)電的快速發(fā)展超出了電網(wǎng)建設(shè)的速度，造成電網(wǎng)建設(shè)的相對(duì)滯后。我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)采用的是“大規(guī)模——高集中——高電壓——遠(yuǎn)距離輸送”的模式，與歐洲的“分散上網(wǎng)、就地消納”的方式不同。目前我國(guó)的風(fēng)電建設(shè)多在偏遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)展風(fēng)電之前，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)落后，電網(wǎng)負(fù)荷小，不能滿足大規(guī)模風(fēng)電接入的要求。
在這兩個(gè)問(wèn)題中，電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后的問(wèn)題更容易解決。只要做好電網(wǎng)規(guī)劃工作，尤其是規(guī)劃要略微超出風(fēng)電的建設(shè)強(qiáng)度，同時(shí)按照風(fēng)電的出力特性建設(shè)配套的電網(wǎng)，增加風(fēng)電的消納能力，這樣就能夠解決風(fēng)電上網(wǎng)目前面臨的問(wèn)題。當(dāng)然，這需要國(guó)家像對(duì)待新能源產(chǎn)業(yè)一樣提供必要的財(cái)政支持。
電源結(jié)構(gòu)不盡合理的問(wèn)題不太容易解決，要想上風(fēng)電，加大調(diào)峰能力才是關(guān)鍵。盡管隨著高耗能的減少，電網(wǎng)峰谷差下降，電網(wǎng)的調(diào)峰需求會(huì)有所降低，但我國(guó)天然氣資源不豐富，沒(méi)有太多資源可供發(fā)電，燃?xì)鈾C(jī)組建設(shè)受到制約，而抽水蓄能電站受到地理環(huán)境的限制，且建設(shè)的成本大、周期長(zhǎng)，遠(yuǎn)水解不了近渴。同時(shí)，即使電網(wǎng)滿足了大規(guī)模風(fēng)電接入的要求，如果電源結(jié)構(gòu)不盡合理的問(wèn)題得不到調(diào)整，風(fēng)電并網(wǎng)以后被限負(fù)荷的問(wèn)題依然存在，風(fēng)電經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題依然不能得到完全解決。
從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)看，建設(shè)智能電網(wǎng)，推廣柔性交流輸電技術(shù)，在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)更加智能化的手段和工具，使電網(wǎng)根據(jù)風(fēng)電出力的狀態(tài)進(jìn)行自我適應(yīng)來(lái)防止故障，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的最優(yōu)控制，也是未來(lái)解決風(fēng)電上網(wǎng)的有效手段之一。
大規(guī)模并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)路徑
首先，我國(guó)現(xiàn)有的電源結(jié)構(gòu)必須得到優(yōu)化，以滿足風(fēng)電調(diào)峰需求。一方面，需要調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，提高水、油、氣電的比例；另一方面，需要加大抽水蓄能電站的規(guī)模，研發(fā)新型儲(chǔ)能技術(shù)。水資源欠缺地區(qū)需配套建設(shè)火電，同時(shí)適當(dāng)擴(kuò)大調(diào)峰范圍，提高系統(tǒng)調(diào)峰能力。而對(duì)于某些火電比例較高，負(fù)荷峰谷差較大的地區(qū)，若風(fēng)電裝機(jī)容量過(guò)大，應(yīng)適當(dāng)考慮風(fēng)電參與調(diào)峰。系統(tǒng)調(diào)峰能力的提高，有利于風(fēng)電的發(fā)展。
其次，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)布局，以擴(kuò)大風(fēng)電消納范圍。遠(yuǎn)期來(lái)看，我國(guó)華北、華中、華東電網(wǎng)將形成以交流特高壓為骨干網(wǎng)架的同步電網(wǎng)(三華電網(wǎng))，西北電網(wǎng)和東北電網(wǎng)將通過(guò)直流輸電系統(tǒng)與三華電網(wǎng)相聯(lián)。新疆哈密、甘肅酒泉地區(qū)的風(fēng)電基地在當(dāng)?shù)貐^(qū)域電網(wǎng)消納困難，需要通過(guò)直流輸電系統(tǒng)送電至三華電網(wǎng)負(fù)荷中心，在更大范圍內(nèi)消納。 因而，電網(wǎng)布局上應(yīng)考慮大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的需求，統(tǒng)籌規(guī)劃。
第三，中國(guó)風(fēng)電發(fā)展模式應(yīng)當(dāng)是大風(fēng)電和分布式相結(jié)合、共同發(fā)展。福建、山東、廣東做的就是分布式風(fēng)電，在風(fēng)電基地發(fā)展高能耗的產(chǎn)業(yè)以就地消化，效果最佳。但我國(guó)很多風(fēng)資源豐富的地區(qū)同時(shí)也缺水，自然環(huán)境惡劣，并不適于人類(lèi)居住，更不適合發(fā)展重工業(yè)，從經(jīng)濟(jì)性上考慮，風(fēng)電輸送出來(lái)更合適。因此，因地制宜，大風(fēng)電和分布式相結(jié)合、共同發(fā)展，符合我國(guó)的實(shí)際情況。
第四，采用新技術(shù)提高風(fēng)電接入電網(wǎng)能力。為提高風(fēng)電外送能力，改善風(fēng)電并網(wǎng)電能質(zhì)量，應(yīng)積極采用先進(jìn)技術(shù)。利用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，可以提高風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償及電壓調(diào)節(jié)能力，改善電能質(zhì)量；串補(bǔ)/可控串補(bǔ)技術(shù)用于縮短輸電系統(tǒng)電氣距離，提高安全穩(wěn)定水平；可控高抗技術(shù)用于穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，使風(fēng)電外送通道有功功率波動(dòng)時(shí)保持電壓水平；開(kāi)關(guān)輔助設(shè)備可用于解決低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備頻繁投切引起的開(kāi)關(guān)壽命降低問(wèn)題。此外，應(yīng)積極開(kāi)發(fā)并推廣風(fēng)功率預(yù)測(cè)技術(shù)，為風(fēng)電接入電網(wǎng)運(yùn)行控制提供參考。
第五，提高風(fēng)電機(jī)組性能，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生支撐作用。實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)有功出力的連續(xù)快速調(diào)整，需要對(duì)風(fēng)機(jī)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)(包括后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng))進(jìn)行改造，除了風(fēng)速等已有因素外還需增加其他約束條件，會(huì)使風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，同時(shí)還必須確保風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)行，對(duì)風(fēng)機(jī)廠家的技術(shù)實(shí)力是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。無(wú)功功率的控制同樣也存在著如何把整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮的問(wèn)題，新的接入規(guī)定明確要求風(fēng)電場(chǎng)“能夠自動(dòng)快速調(diào)整無(wú)功總功率”。
最后，需要制定標(biāo)準(zhǔn)體系以規(guī)范風(fēng)電接入電網(wǎng)。當(dāng)前我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)無(wú)序發(fā)展，魚(yú)龍混雜，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，風(fēng)電機(jī)組性能不能滿足《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。為滿足大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)的需要，必須完善《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，制定風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)運(yùn)行控制的技術(shù)和管理規(guī)定等，建立風(fēng)電接入電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行，保證風(fēng)電健康有序發(fā)展。
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