近年來,我國風電發(fā)展迅猛,截至2012年底風電裝機達到6083萬千瓦,全年發(fā)電量1004億千瓦時,均居全球第一。風電裝備產業(yè)也取得長足進步,技術水平逐步趕超世界先進。在風電發(fā)展取得了舉世矚目成績的同時,風電消納困難、棄風電量逐年增加的問題也凸顯出來。據初步統(tǒng)計,2011年全國風電棄風電量約為120億千瓦,棄風率約為16%;2012年全國風電棄風電量超過200億千瓦時,棄風率達到20%,一些風資源很好地區(qū)的風電機組實際年利用小時數已不足1500小時。
根據《可再生能源法》的規(guī)定,電網企業(yè)要在保證電力系統(tǒng)安全的前提下,對風電實行“保障性全額收購”。但是,由于風電通過轉化大自然的風能進行發(fā)電,具有可用率低、波動性強、反調峰(指風電在系統(tǒng)負荷低谷時段出力大于系統(tǒng)高峰時段出力的情況出現頻率較高的特征)等特性,在風電比重不斷提高的情況下,為保證電網安全,系統(tǒng)無法使風電百分之百得到利用,適度棄風是合理且必要的選擇。
目前,我國特別是“三北”風電規(guī)模化開發(fā)地區(qū)棄風情況比較嚴重,給風力發(fā)電企業(yè)帶來較大的經濟損失,挫傷了投資者在風電基地繼續(xù)建設項目的積極性,并影響我國風電持續(xù)健康發(fā)展。風電棄風的主要原因是什么、較高比例的棄風是否合理、如何提高系統(tǒng)消納風電能力等問題值得深入研究。
一、我國風電棄風主要原因分析
根據近期國家電監(jiān)會發(fā)布的《風電場棄風電量計算辦法(試行)》規(guī)定,風電場棄風電量是指受電網傳輸通道或安全運行需要等因素影響,風電場可發(fā)而未能發(fā)出的電量,該電量不包括風電場因風機自身設備故障原因未能發(fā)出的電量。
根據以上規(guī)定,風電棄風的直接技術原因可以劃分為電力系統(tǒng)檢修或故障、風電送出通道輸電能力不足、系統(tǒng)調峰(調頻)能力不足等三類。
1. 電力系統(tǒng)檢修或故障
電力系統(tǒng)檢修或故障是指電力系統(tǒng)中,靠近風電場或有一定距離的元器件出現計劃檢修或事故停運,風電場送出受到影響而產生的棄風。一般來說,風電場至系統(tǒng)第一落點的專用送出線路因為檢修或者故障而停運,會直接導致風電場停運或出力受限而產生棄風;同時,專用送出線路之外的系統(tǒng)中其它線路、變電設備停運,也有可能影響風電運行而產生棄風。
由于送電線路計劃檢修一般會安排在風電出力較小季節(jié),而電力設備出現故障屬于偶發(fā)事件,概率較低,因此電力系統(tǒng)檢修或故障原因造成的棄風電量占總棄風電量的比重不高,大致在10%以下。
2. 風電送出通道能力不足
與常規(guī)電源相比,風電機組的利用率相對較低,根據風資源統(tǒng)計,我國“三北”風電基地機組年資源利用小時為2200-2800小時,風電場總出力大于總裝機容量60%的概率一般在5%以下。因此,為了提高風電場送出線路及輸電通道的利用率,在風電場送出工程設計過程中都會進行優(yōu)化研究,通常將送出線路及輸電通道的送電能力確定為“滿足95%情況下風電外送或風電場總裝機容量的60%左右”。因而,一年中為數不多的情況下,風電場會由于送出通道能力不足而出現棄風。
據初步分析,受通道能力不足導致的棄風量占總棄風電量的比重在10%-50%,東北、華北電網比重相對較低,受河西走廊輸電能力制約,西北風電受通道原因造成棄風的比重相對較高。
3. 系統(tǒng)調峰(調頻)能力不足
我國“三北”風電基地中,華北、東北電力系統(tǒng)都是以火電為主,其中華北電網幾乎為純火電系統(tǒng),僅建有少量抽水蓄能電站承擔備用、調峰、調頻任務,東北電網水電裝機(含抽水蓄能)850萬千瓦左右,占系統(tǒng)裝機比重也不足10%。
由于東北、華北電網調峰調頻電源(水電、蓄能及燃氣電站等)少,系統(tǒng)調峰主要依靠火電自身調節(jié)能力,進入冬季后大量熱電聯產機組承擔供熱任務,調峰能力大大下降,在不考慮風電并網的情況下,系統(tǒng)調峰已經十分困難,當具有波動性、隨機性和較強反調峰特性的風電大規(guī)模(超過系統(tǒng)消納能力)接入后,為了滿足調峰要求,保證系統(tǒng)安全,只能被迫進行棄風調峰。
調峰能力不足是造成目前我國特別是華北、東北地區(qū)風電棄風的主要原因,調峰能力不足引發(fā)的棄風電量占總棄風電量的比重在40%-90%。
近年來,我國風電發(fā)展迅猛,截至2012年底風電裝機達到6083萬千瓦,全年發(fā)電量1004億千瓦時,均居全球第一。風電裝備產業(yè)也取得長足進步,技術水平逐步趕超世界先進。在風電發(fā)展取得了舉世矚目成績的同時,風電消納困難、棄風電量逐年增加的問題也凸顯出來。據初步統(tǒng)計,2011年全國風電棄風電量約為120億千瓦,棄風率約為16%;2012年全國風電棄風電量超過200億千瓦時,棄風率達到20%,一些風資源很好地區(qū)的風電機組實際年利用小時數已不足1500小時。
根據《可再生能源法》的規(guī)定,電網企業(yè)要在保證電力系統(tǒng)安全的前提下,對風電實行“保障性全額收購”。但是,由于風電通過轉化大自然的風能進行發(fā)電,具有可用率低、波動性強、反調峰(指風電在系統(tǒng)負荷低谷時段出力大于系統(tǒng)高峰時段出力的情況出現頻率較高的特征)等特性,在風電比重不斷提高的情況下,為保證電網安全,系統(tǒng)無法使風電百分之百得到利用,適度棄風是合理且必要的選擇。
目前,我國特別是“三北”風電規(guī);_發(fā)地區(qū)棄風情況比較嚴重,給風力發(fā)電企業(yè)帶來較大的經濟損失,挫傷了投資者在風電基地繼續(xù)建設項目的積極性,并影響我國風電持續(xù)健康發(fā)展。風電棄風的主要原因是什么、較高比例的棄風是否合理、如何提高系統(tǒng)消納風電能力等問題值得深入研究。