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編者按：國家電網認為光伏和風電都是“垃圾電”，對電網會造成影響，而且要付出額外的成本，從而沒有積極性讓光電上榜，因此，國家對國家電網要給予一定的政策鼓勵。 風電面臨“垃圾電”的尷尬 風電本身具有不穩定性，不易準確預計，風況不穩定，產生的電能就不穩定，風電的電能質量也較差，其功率因數和諧波往往得不到有效控制。風電正成為電網管理部門頭痛的“垃圾電”。 原因大致有三個方面：一是由于電網建設速度嚴重滯后于風電發展，風電項目難于接入電網系統。二是電網調度調節能力差，無法全部接受不穩定的風力發電量，影響了風電場的效益。三是風電企業、氣象部門與電網部門的協調統籌能力以及氣象預報的準確度低。 從表象上看，技術瓶頸無法突破、氣象預測技術和電網設備及調節能力相對落后、風電并網技術規范的缺失等問題制約風電產業的發展。從本質上看則是政策的系統性不強，沒能有效誘導風電機組的布置、風能規律的研究、電網運行調度同步提升。 防止光伏淪為“垃圾電” 盡管目前太陽能發電的某些領域正在重復風電當年的坎坷，不過在專家們看來，目前國內光伏發電的大規模應用并沒有展開，因此急需提前布局，為光伏發電實現并網鋪路。 研究人員認為，要破解太陽能“并網難”的頑疾，首先要克服認識上的一大誤區。“很多人認為并網是電力部門一家的事，實際上新能源和傳統能源截然不同，怎樣滿足電網的安全穩定，也是需要太陽能企業考慮的。”國家電網能源研究員副院長蔣莉萍說，在并網環節需要電網企業、制造企業，開發商（發電企業）形成一個共同取向。電力部門加強電網建設的同時，光伏行業亦需提高產品質量，制定出合理入網標準。專家們建議： 一、將電網建設提升為國家工程，加大投入的同時設定合理建設目標。蔣莉萍認為，如果不考慮投入，光從技術層面出發，建設“智能電網”是可以實現的。但要考慮到我國的能源建設還在發展中，每年大部分投入仍被用于新建電力項目，因此在電網建設上要以“安全可靠、經濟高效”為原則。“由國家來牽頭，制定出電網發展的目標，對技術、管理各方面都提出具體要求。”蔣莉萍說。 二、統一規劃電網和電廠建設，光伏電站布局不能各搞各的，要圍繞電網規劃進行。江西電力公司高級工程師彭莉萍建議，要讓電網建設適應光伏產業的快速發展，在光伏產業規劃和前期工作中就要有地方供電公司參與，并將配套電網設施作為產業的一個組成部分，同步辦理相關用地等手續，以便電網項目和光伏產業能同步核準，同步建設。 三、盡快制訂合理入網標準，提高國內太陽能產品的檢測能力，消除不良產品給電網安全帶來的隱憂。河北英利集團副總裁劉耀誠說，出臺切實可行、簡單易操作的光伏并網電站等技術標準規范和實施手冊，將達不到標準，危害市場的企業排除在外，可以有效防止行業亂局，提高光伏發電的整體水平，保障電網運行安全。 在具體的標準制訂上，蔣莉萍建議，可以由國家標準委員會牽頭，把電網企業、調度專家、規劃發展方面的專家、制造商和開發商都納入團隊中去，廣泛聽取各方意見。 風光儲輸技術解決新能源并網難題 我國風光儲輸技術實現新的突破，它能讓風電、光伏發電等這些不穩定的電源，通過與儲能發電相結合，瞬時搭配成像火電一樣穩定的電源，并入主網。這項技術的運用，為破解新能源大規模并網難題提供了有效解決方案，也使我國電網接納新能源電源的能力大幅提升。據了解，截至今年6月，國家電網累計接納新能源481億千瓦時，同比增長26.5%。 變“垃圾電”為綠色電力 在風光儲輸示范工程監控室里，大大的屏幕上顯示了當時的發電情況：風電63.59MW(兆瓦)，光伏發電18.84MW，儲能-3.4MW。 國網新能源張家口風光儲輸示范電站有限公司副總經理王銀明解釋說，當風力較大或陽光較強時，儲能裝置可以把多余的能量儲存起來，這時候儲能顯示就是負數。反之儲能裝置就需要釋放能量，以使整體電能輸出更加平穩。 我國是風電大國。從2005年開始，每年風電裝機翻番增長，2011年新增裝機容量1800萬千瓦，累計裝機容量達到6500萬千瓦，均居全球第一位。同時，我國也是光伏設備制造大國。從2006年開始，我國太陽能電池產量增幅連續5年超過100%，產量居世界第一。 但是，風電和光伏發電都有一個天然的缺陷，就是時有時無，是間歇性的；時大時小，是波動性的；很難預測，是隨機性的。由此產生了幾個問題：其一，風電和光伏發電作為單一的發電系統提供電能輸出時，需要建設大量的備用容量和調峰電源，以防其不出力時隨時備用。一般來說，所需的配比是1：0.9，也就是1兆瓦的風電或光伏發電，需要配備0.9兆瓦的火力發電，這些火電起備用作用，經濟性不高。其二，風電和光伏發電出力多變和瞬間沖擊，對電網的暫態穩定性和頻率穩定性造成影響，不安全。其三，風電、光伏大規模并網引起電壓水平降低，風機中的電子設備帶來諧波污染，影響電能質量。 而且，我國風能和太陽能資源富集區域多集中于西北、東北等地，本地電力負荷有限，而我國70%以上的能源需求集中在東中部地區，這些電力必須上網，通過遠距離高壓輸送到東部負荷中心。 正因如此，隨著我國風電的快速增長，局部地區的棄風限電問題日趨嚴重。2011年度，全國風電棄風限電總量超過100億千瓦時，平均利用小時數大幅減少，個別省(區)的利用小時數已經下降到1600小時左右，并網和消納問題已經成為制約我國風電和光伏發電持續健康發展的重要因素。 “風電和光伏發電直接接入對電網平穩運行不利。但通過風電、光伏發電和儲能互補，輸出功率波動可以明顯改善。”王銀明說。 天氣時陰時晴。王銀明說，在這種情況下，儲能裝置可以起到很好的調節作用。不然的話，天陰時電網調度要立即命令備用火電啟用，2分鐘后天晴了，火電又要停止出力，很不經濟。 他介紹說，經過風光儲幾種能源模式互補之后，最終輸出的電能可以基本達到常規電源的性能指標，目前已經累計發電1.4億度。 匯聚多種技術路線 和人們通常見到的三個大葉片的風機不同，這里還有一種垂直軸的風機。遠遠望去，很像一把張開的巨傘。 王銀明說，這種1兆瓦的垂直軸風機，是國內最大的同類型風機，特點是對風向沒有要求，可以利用來自不同方向的風力，提高風能利用效率20%至30%。 實際上，這個世界上最大的風光儲輸基地，可以說是風電、光伏發電和儲能設備的大薈萃，匯集了這三類能源利用方式中各類工業化路線的裝置。 在風電發電中，已投運容量93.5兆瓦，涵蓋了4種機型：2兆瓦雙饋變速型風機；2.5兆瓦永磁直驅型風機；3兆瓦永磁直驅型風機，這也是國內并網運行的單機容量最大的永磁直驅型風機；1兆瓦垂直軸風機，還有一臺5兆瓦大容量風機將于年內投運。 在太陽能發電中，已投運容量40兆瓦，涵蓋了5種發電設備：多晶硅光伏組件；單晶硅光伏組件；非晶薄膜光伏組件；背接觸式光伏組件；高倍聚光電池組件。 在儲能裝備中，已投運14兆瓦磷酸鐵鋰電池，這也是世界上規模最大的鋰電池儲能電站，計劃下半年投產液流電池，鈉硫電池儲能系統也正在進行招標采購。 據介紹，之所以匯集如此種類繁多的裝備，是為了積累實驗數據，可以比較各類技術路線的優劣，為我國新能源大規模友好接入電網積累經驗。 “經過風電、光伏發電和儲能系統的互補，這些綠色電力通過智能變電站并網外送，并經過升壓，最終送到北京，點亮首都的萬家燈火。”王銀明說。 現在，這里幾乎每天都有人前來參觀，很多到張家口市的人會專程坐上1個多小時的車，前來參觀這個世界最大的風光儲基地，可以說是張家口的一張名片。 對于未來，他們有著很多暢想：基地的整體規劃面積是7500畝，規劃建設至少300兆瓦風電、100兆瓦光伏發電和110兆瓦儲能電站，為更大規模新能源接入電網探索經驗。 “風光”發展目標塵埃落定。 據《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》（以下簡稱《規劃》）的發布，國家明確提出了新能源產業的發展路線圖，其中，到2015年，風電累計并網風電裝機超過100GW千瓦，年發電量達到1900億千瓦時；太陽能發電裝機容量達到2100萬千瓦以上，光伏發電系統在用戶側實現平價上網。 “上述目標和相對低迷的行業現狀相比，無疑有提振市場信心的作用。”國家能源局一位官員表示，但僅靠上述規劃是遠遠不夠的，因為規劃并未涉及 “風”“光”這兩種新能源面臨的最大障礙，即并網難的問題。 強化風電累計并網概念 在風電領域，中國已是世界第一風電大國。 根據綠色和平和中國資源綜合利用協會可再生能源專業委員會共同發布的《風光無限中國風電發展報告2011》，截至2010年，中國除臺灣省外其他地區共新增風電裝機18.93GW，保持全球新增裝機容量第一的排名；累計風電裝機容量44.73GW。 而《規劃》提出的目標，則更進一步，在2010年的基礎上，每隔五年再翻一番。即到2015年累計并網風電裝機超過100GW，年發電量達到1900億千瓦時；到2020年，累計并網風電裝機200GW以上，年發電量超過3800億千瓦時。 “值得注意的是，《規劃》提的并非是累計裝機總量，而是累計并網風電裝機目標，強化了裝機的概念。”廈門大學中國能源研究中心主任林伯強介紹，其核心意思就是如果不并網就不算，提示國家電網必須要并網，這在一定程度上，提高了對國家電網的約束程度。 實際上，風電領域因為無法并網“棄風”現象嚴重。根據中國風能協會發布的數據，2011年全國約有100億千瓦時左右風電電量由于被限發而浪費。 “不同統計口徑的統計結果可能會有出入，但業界公認，風電每年的發電量中大約有1/3的風電電量因為棄風而浪費。”林伯強解釋，解決辦法主要是提高當地的消納能力和建設電網外輸通道。 實際上，短期內提高風場所在地的消納能力并不現實，可行的還是建設輸電通道。《規劃》強調，到2015年建成風電大型基地配套外輸通道，解決風電遠距離輸送的消納問題。 據獲悉，財政部將為電網企業發放可再生能源電價附加補助資金，以提高其建設輸電通道的積極性。具體而言，國家將為可再生能源發電項目接入電網而產生的工程投資和運行維護費用，按上網電量給予適當補助，補助標準為：50公里以內，每千瓦時補貼人民幣0.01元；50-100公里，每千瓦時補貼人民幣0.02元；100公里及以上，每千瓦時補貼人民幣0.03元。 而在國網能源研究院副院長蔣麗萍看來，上述標準還是偏低，電網公司測算后認為25、75、120千米送出線路的補貼分別應為每千瓦時1.2分錢、3.3分錢、5.4分錢。因此，補貼只能彌補其中的一部分。 “是高是低暫且不論，試行一段時間如果發現真的低，可以調整。這項政策將對電網企業產生一定的刺激作用，但具體的刺激作用到底會有多大，現在還不好判斷，要等國家電網的新建通道工程啟動后才可觀察。”林伯強分析。 他指出，希望電網建設規劃能跟得上風電快速發展的形勢，否則《規劃》再次提到的建設東北、西北、華北北部和沿海地區的八大千萬千瓦級風電基地，又會產生更嚴重的產能限制和棄風的問題。 光伏目標“大跨越” 相比風電，原本很孱弱的中國太陽能產業將大大提速。 2010年中國太陽能電池組件產量上升到10GW，占世界產量的45%，連續四年太陽能電池產量居世界第一，但與此不匹配的是其裝機容量，截至2010年，中國累計安裝光伏裝機達到0.9GW，顯得微不足道。 相比光伏的現狀，《規劃》提出的發展目標表面看上去很“激進”。根據《規劃》，到2015年，太陽能發電裝機容量達到21GW以上，光伏發電系統在用戶側實現平價上網；到2020年，太陽能發電裝機容量達到50GW以上，光伏發電系統在發電側實現平價上網。 據獲悉，“十二五”太陽能發展的目標之前經歷了三個版本，分別為5GW、10GW、15GW，而最后定在21GW，比最初目標提高了三倍多，讓不少市場人士吃了一驚。但在前述國家能源局官員看來，這一目標并不高。 “我們的光伏原本可以發展很快，但受制于各種政策和體制的限制，一直發展很慢，在十二五期間我們希望出臺更多的促進措施，加快光伏產業的發展。”前述國家能源局官員解釋。 國家發改委能源研究所王斯成表示，光伏的發展已經開始提速，2011年新增的光伏裝機已達2.5GW，今年新增裝機將突破5GW，所以按照這個發展速度來看，21GW的目標并不高。 而林伯強指出，國內光伏的突出問題是，光伏組件產能遠遠大于國內需求，過去以出口為主，而現在面臨國外需求銳減，必須轉向國內市場，而國內市場的開啟則有待于國家繼續出臺激勵政策。 和風電類似，光伏同樣存在并網難的問題。根據中電聯的統計，2011年國內光伏系統并網率僅為73.4%，有近1/4項目未能并網。為此，中國可再生能源學會理事長孟憲淦對此直截了當地表示，如果解決不了電網的消納，21GW的裝機指標就毫無意義，只是一個空洞的數字。 而在國網能源研究院高級經濟師白建華看來，隨著光伏規模的擴大，光伏發電并網問題比風電更加棘手，光伏需要更靈活的調峰電源及更強的并網技術設施，造成脫網事故的概率和影響更大。 在大規模電站之外，國家能源局希望發展更多的分布式項目。《規劃》提出，開展微電網供用電示范，建設太陽能示范城市；適時大規模推廣太陽能光伏光熱發電及太陽能在供暖、制冷和中高溫工業領域的應用。 “風光的分布式應用，將對現行的電力體制提出新的挑戰，電力體制改革應及時推行。”前述國家能源局官員指出。 智能電網 |
