英大證券能源研究中心 葉旭晨
僅僅數月之前，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)出現重復建設傾向之后，一夜之間各式版本的擔憂(yōu)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)剩僅僅是表面現象，真正的深層次原因是電源結構的不盡合理和電網(wǎng)建設的相對滯后。只要多方面下手解決風(fēng)電大規模并網(wǎng)問(wèn)題，風(fēng)電在我國的發(fā)展空間是巨大的，當前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于突破并網(wǎng)瓶頸的轉折關(guān)頭。
狂飆突進(jìn)帶來(lái)“消化不良”
得天獨厚的廣袤國土，決定了中國必然是一個(gè)風(fēng)資源大國。中國的風(fēng)能資源分布廣泛，其中較為豐富的地區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，內陸也有個(gè)別風(fēng)能豐富點(diǎn)。此外，近海風(fēng)能資源也非常豐富。我國陸地10米高度風(fēng)能經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)量為2.53億千瓦，近海資源估計比陸地上大3倍，10米高度風(fēng)能經(jīng)濟可開(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)，我國大力發(fā)展風(fēng)能發(fā)電。2005年，中國還只有50萬(wàn)千瓦的風(fēng)電裝機容量，但在當年《可再生能源法》實(shí)施之后，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)連續4年實(shí)現新增裝機容量翻番，2008年中國風(fēng)電裝機1221萬(wàn)千瓦，已成為亞洲第一、世界第四的風(fēng)電大國，僅排在美國、德國、西班牙之后。
目前，國家能源局已初步?jīng)Q定將2020年風(fēng)電裝機容量規劃提升到1.5億千瓦，風(fēng)電市場(chǎng)有近百倍的巨大發(fā)展空間。而在利潤率方面，2007年國內最大的風(fēng)機制造企業(yè)——金風(fēng)科技(002202,股吧)整機的毛利率達到了29%；并且，國家財政部2008年8月出臺政策，對風(fēng)電整機及關(guān)鍵零部件制造企業(yè)按600元/千瓦予以補助。
種種利好刺激之下，中國風(fēng)機企業(yè)從2004年的6家猛增至現在的70多家，企業(yè)數量增長(cháng)10倍以上；風(fēng)電的裝機容量也從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(cháng)了25倍。
但是，在競相上馬風(fēng)電項目的背后，卻是微不足道的經(jīng)濟效益，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)電裝機容量只占到全國電力總裝機容量的1.13%，而發(fā)電量更是只占區區0.37%。同時(shí)，內蒙古約有三分之一的風(fēng)電并網(wǎng)項目處于閑置狀態(tài)；甘肅酒泉已經(jīng)投運的46萬(wàn)千瓦風(fēng)電裝機最大發(fā)電出力只能達到65%左右。
國內風(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、機組質(zhì)量和電網(wǎng)模式制約等方面。2008年，國內僅僅是前四家廠(chǎng)商（金風(fēng)、華銳、東氣和上氣）的產(chǎn)能就達到1200萬(wàn)千瓦；而2009年全國新增裝機容量大概為800-900萬(wàn)千瓦，2010年可能是1000萬(wàn)千瓦或更多一些。市場(chǎng)短期內確實(shí)無(wú)法消化設備商的龐大產(chǎn)能。
而且，國內風(fēng)電沒(méi)有形成國外的“先有需求再建項目”和“當地生產(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目，勢必造成資源浪費，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)剩僅僅是表面現象。中國風(fēng)能資源豐富的地區大都缺少水電和火電，線(xiàn)網(wǎng)建設程度低，這就造成了2008年中國1215.3萬(wàn)千瓦的風(fēng)電裝機容量只有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(mǎn)負荷利用小時(shí)數低于設計值，全國平均的容量系數約為0.2。而國際平均水平在0.25-0.3之間。容量系數低，從單位投資來(lái)看，經(jīng)濟性較差。
造成這種現象的真正的深層次原因是電源結構的不盡合理和電網(wǎng)建設的相對滯后。
風(fēng)電出力的不穩定性，使得現有運行中的火電機組被迫大幅度參與系統調頻工作，而火電機組調節速度較慢，難以完全適應風(fēng)電的大幅度快速變化。隨著(zhù)風(fēng)電的快速增長(cháng)，風(fēng)電突變幅度將繼續增大，這將對電網(wǎng)頻率質(zhì)量造成較大影響。要解決這一問(wèn)題，就需要新建大量調峰電源。根據國家電網(wǎng)公司測算，每并網(wǎng)100萬(wàn)千瓦風(fēng)電，必須有80萬(wàn)千瓦以上的燃氣機組或抽水蓄能電站為其調峰配套。
風(fēng)電的快速發(fā)展超出了電網(wǎng)建設的速度，造成電網(wǎng)建設的相對滯后。我國風(fēng)電并網(wǎng)采用的是“大規?！呒小唠妷骸h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。目前我國的風(fēng)電建設多在偏遠地區，發(fā)展風(fēng)電之前，當地經(jīng)濟落后，電網(wǎng)負荷小，不能滿(mǎn)足大規模風(fēng)電接入的要求。
在這兩個(gè)問(wèn)題中，電網(wǎng)建設相對滯后的問(wèn)題更容易解決。只要做好電網(wǎng)規劃工作，尤其是規劃要略微超出風(fēng)電的建設強度，同時(shí)按照風(fēng)電的出力特性建設配套的電網(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。當然，這需要國家像對待新能源產(chǎn)業(yè)一樣提供必要的財政支持。
電源結構不盡合理的問(wèn)題不太容易解決，要想上風(fēng)電，加大調峰能力才是關(guān)鍵。盡管隨著(zhù)高耗能的減少，電網(wǎng)峰谷差下降，電網(wǎng)的調峰需求會(huì )有所降低，但我國天然氣資源不豐富，沒(méi)有太多資源可供發(fā)電，燃氣機組建設受到制約，而抽水蓄能電站受到地理環(huán)境的限制，且建設的成本大、周期長(cháng)，遠水解不了近渴。同時(shí)，即使電網(wǎng)滿(mǎn)足了大規模風(fēng)電接入的要求，如果電源結構不盡合理的問(wèn)題得不到調整，風(fēng)電并網(wǎng)以后被限負荷的問(wèn)題依然存在，風(fēng)電經(jīng)濟性差的問(wèn)題依然不能得到完全解決。
從更長(cháng)遠的眼光來(lái)看，建設智能電網(wǎng)，推廣柔性交流輸電技術(shù)，在傳統電網(wǎng)的基礎上，通過(guò)更加智能化的手段和工具，使電網(wǎng)根據風(fēng)電出力的狀態(tài)進(jìn)行自我適應來(lái)防止故障，從而實(shí)現電網(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。
大規模并網(wǎng)實(shí)現路徑
首先，我國現有的電源結構必須得到優(yōu)化，以滿(mǎn)足風(fēng)電調峰需求。一方面，需要調整電源結構，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模，研發(fā)新型儲能技術(shù)。水資源欠缺地區需配套建設火電，同時(shí)適當擴大調峰范圍，提高系統調峰能力。而對于某些火電比例較高，負荷峰谷差較大的地區，若風(fēng)電裝機容量過(guò)大，應適當考慮風(fēng)電參與調峰。系統調峰能力的提高，有利于風(fēng)電的發(fā)展。
其次，應當統籌規劃電網(wǎng)布局，以擴大風(fēng)電消納范圍。遠期來(lái)看，我國華北、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)直流輸電系統與三華電網(wǎng)相聯(lián)。新疆哈密、甘肅酒泉地區的風(fēng)電基地在當地區域電網(wǎng)消納困難，需要通過(guò)直流輸電系統送電至三華電網(wǎng)負荷中心，在更大范圍內消納。 因而，電網(wǎng)布局上應考慮大規模風(fēng)電接入電網(wǎng)的需求，統籌規劃。
第三，中國風(fēng)電發(fā)展模式應當是大風(fēng)電和分布式相結合、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。但我國很多風(fēng)資源豐富的地區同時(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)電和分布式相結合、共同發(fā)展，符合我國的實(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，應積極采用先進(jìn)技術(shù)。利用動(dòng)態(tài)無(wú)功補償設備，可以提高風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補償及電壓調節能力，改善電能質(zhì)量；串補/可控串補技術(shù)用于縮短輸電系統電氣距離，提高安全穩定水平；可控高抗技術(shù)用于穩態(tài)調節系統電壓，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)輔助設備可用于解決低壓無(wú)功補償設備頻繁投切引起的開(kāi)關(guān)壽命降低問(wèn)題。此外，應積極開(kāi)發(fā)并推廣風(fēng)功率預測技術(shù)，為風(fēng)電接入電網(wǎng)運行控制提供參考。
第五，提高風(fēng)電機組性能，對系統產(chǎn)生支撐作用。實(shí)現整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)有功出力的連續快速調整，需要對風(fēng)機現有的控制系統（包括后臺監控系統）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)機控制系統變得更加復雜，同時(shí)還必須確保風(fēng)機的可靠運行，對風(fēng)機廠(chǎng)家的技術(shù)實(shí)力是一個(gè)不小的挑戰。無(wú)功功率的控制同樣也存在著(zhù)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，新的接入規定明確要求風(fēng)電場(chǎng)“能夠自動(dòng)快速調整無(wú)功總功率”。
最后，需要制定標準體系以規范風(fēng)電接入電網(wǎng)。當前我國風(fēng)電設備制造業(yè)無(wú)序發(fā)展，魚(yú)龍混雜，導致產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，風(fēng)電機組性能不能滿(mǎn)足《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規定》要求，大規模風(fēng)電并網(wǎng)運行對電力系統安全穩定運行帶來(lái)隱患。為滿(mǎn)足大規模風(fēng)電接入電網(wǎng)的需要，必須完善《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統技術(shù)規定》，制定風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)運行控制的技術(shù)和管理規定等，建立風(fēng)電接入電網(wǎng)的標準體系，規范風(fēng)電并網(wǎng)運行，保證風(fēng)電健康有序發(fā)展。
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