第一风电大国的“用风之道”

 

2017年4月，弃风难题终于有了转机，1~4月份，国家电网公司经营区域消纳风电同比增长24%，弃风率同比下降7.2个百分点。2017年以来，国家电网公司为减少弃风采取了一系列措施，从通道建设、调度技术、消纳手段等多方面入手，为风电消纳不遗余力。

 

张家口草原上的风机都转起来了

 

2017年1～4月，国家电网公司经营区域内共消纳风电、太阳能发电等新能源电量1006亿度，消纳风电发电同比增长24%。累计弃风电量147亿度，同比减少36亿度；弃风率16.5%，同比下降7.2个百分点。

 

6月是河北张家口草原上最美的季节，草正绿，风正轻。远处缓缓起伏的山沿上，一台台风力发电机错落有致地点缀其间。叶片徐徐转动，与蓝天白云构成了一幅靓丽的风景画。

 

这里是张家口东山风电场，看着风电场内的风机都能正常运转是东山风电场场长郭军最开心的事。因为当风机正常运转起来，就意味着有源源不断的风力正转换成电力送到远方，这会给风电场带来实实在在的收入。

 

“你看，风电场的风机都转起来了。就是这一片风机，2016年发电时间比2015年提高了511小时，多发电量5134万度，今年上半年发电量又有提高，场站的经济效益明显提升。”郭军指着远处的风机笑着告诉记者。

 

然而，在2015年时，郭军还笑不出来。当时因为当地的风电送不出去，东山风电场的很多风机都处于停转状态。“当时一看见这些停转的风机就愁啊！”

 

东山风电场的改变得益于国网冀北电力有限公司为了送出当地的风电而建设的“三站四线”工程。

 

目前，冀北电网新能源装机1354.8万千瓦，占统调装机52%，其中风电装机为1106.3万千瓦。

 

面对风电爆发性的增长态势，国网冀北电力持续促进清洁能源外送通道建设。截至2016年年底，该公司累计投入66亿元建成清洁能源输电线路2800公里，变电容量678万千伏安，建成投运500千伏张家口“三站四线”输变电工程，提高风电外送能力180万千瓦。

 

和郭军一样，今年以来，当地很多地区风电场的弃风率有效降低，发电效益大幅提升。今年1~4月份，冀北电网风电累计发电量89.14亿度，较去年同期增加14.59亿度，同比提高19.6%。

 

不只是冀北，国家电网公司的数据显示，2017年1～4月，国家电网公司经营区域内共消纳风电、太阳能发电等新能源电量1006亿度，消纳风电、太阳能发电同比分别增长24%和77%，弃风、弃光率同比分别下降7.2和5.3个百分点。累计弃风电量147亿度，同比减少36亿度；弃风率16.5%，同比下降7.2个百分点。

 

国家发改委数据显示，第一季度全国发电量按年增长6.7%，其中水电、火电、核电、风电按年分别为-4%、+7%、+16%、+25%，风电的增幅最大。

 

风电的多发，让很多风电企业的业绩报表好看起来。华能新能源有限公司数据显示，该公司今年首季度收入28.59亿元，同比增长28.3%，净利润10.59亿元，同比增长44.3%，延续了2016年盈利增长的势头。

 

资本市场也感受到了风力发电行业向暖的风向。一家权威证券机构的研究报告称，“一季度风电消纳明显好转，5月份风电消纳持续向好，直接利好风电运营企业。”

 

更强的主配网，送出更多风电

 

2016年，国家电网公司建成投运锡盟—山东、蒙西—天津南等特高压交流工程，宁东—浙江特高压直流工程，新增跨省跨区输电能力超过2000万千瓦。

 

今年1至4月份，国家电网公司经营区域弃风率下降7.2个百分点，这一成绩来之不易。

 

消纳快速增长的风电一直都是个难题。这主要因为风电的装机规模增长太快。就像一个消化不良的人首先要控制饮食一样，要消纳风电，首先要严控风电新增装机。

 

截至2016年年底，全国风电装机14864万千瓦，2011年以来年均分别增长26%。国家电网调度范围内风电发电装机占全国的89%。风电装机主要集中在“三北”地区，占77%，其中内蒙风电装机超过2000万千瓦，新疆、甘肃、河北3个省份风电装机超过1000万千瓦。在甘肃等16个省份，新能源成为第二大电源。2016年，全国风电发电量2410亿度，同比增长30%，发电量相当于北京全年用电量的2倍。

 

为引导风电企业理性投资，我国研究建立了风电投资监测预警机制。国家能源局发布的2017年风电投资监测预警结果显示：内蒙古、黑龙江、吉林、宁夏、甘肃、新疆（含兵团）等省（区）为风电开发建设红色预警区域，其他省份为绿色区域。

 

根据预警机制，红色预警的省（区）不得核准建设新的风电项目，并要采取有效措施着力解决弃风问题。电网企业不得受理红色预警的省（区）风电项目的新增并网申请（含在建、已核准和纳入规划的项目），国家能源局派出机构不再对红色预警的省（区）新建风电项目发放新的发电业务许可。

 

一方面放缓风电新增的速度，另一方面则要提高风电的消纳能力，降低弃风率。在这方面，国家电网公司积极贯彻落实国家的相关要求，从“源—网—荷”全系统出发，实施了多项有效举措。

 

最关键的就是加强电网建设，提高风电送出能力。

 

得益于风电并网电网配套工程，风电外送的路变得顺畅起来，哈密国电新能源开发公司景峡东风电场副场长冯文新对此感受很深。“作为疆电外送项目，目前我们的风电设备运行良好。现在已经有50多台风机调试完毕，具备发电能力。发出电量可通过220千伏变电站，送至烟墩750千伏变电站，最终通过±800千伏哈郑直流输电线路，送至疆外。”冯文新说。

 

截至2016年年底，“三北”地区新能源装机合计1.63亿千瓦，但电力外送能力只有3700万千瓦，而且还要承担煤电基地外送任务，远远不能满足送出需要。

 

一方面，面对风电项目井喷式上马，国家电网公司加快建设配套并网工程，持续完善并网服务。2016年，国家电网公司750千伏及以下新能源并网及输送工程总投资120亿元，建成新能源并网及送出线路5620公里，满足了784个新增新能源项目并网和省内输送的需要。

 

另一方面，基于我国能源资源与负荷中心逆向分布的现实带来的本地消纳空间不足，国家电网公司加大投资力度，建设新能源并网及输送工程。2016年，国家电网公司建成投运锡盟—山东、蒙西—天津南等特高压交流工程，宁东—浙江特高压直流工程，新增跨省跨区输电能力超过2000万千瓦。为风电大规模开发和高效利用提供坚强支撑。

 

在2016年弃风率最高的甘肃，酒泉风电基地装机规模已超过1300万千瓦。对此，甘肃省自然能源研究所副所长李世民认为“亟待特高压发挥外送作用”。

 

今年6月，酒泉—湖南±800千伏特高压直流输电工程将建成投运，这将是一条酒泉风电外送的高速路。这条预计6月转入投运的特高压，可以将来自甘肃的风电和太阳能发电等可再生能源将送至2000多公里外的湖南湘潭负荷中心，规划至2020年输送电量将达400亿度。“这相当于6个长沙电厂的年发电量，能够满足湖南四分之一的用电需求。”李世民告诉记者。

 

风电很“任性”，电网更聪明

 

2016年，抽水蓄能电站平均综合利用小时数3185小时，同比增长78%，为有史以来最高。国家电网公司充分利用抽水蓄能电站调峰作用，增加消纳新能源电量103亿度。

 

预测难、控制难、调度难，风电的脾气很“任性”。要消纳大规模的风电，电网还必须变得更聪明，更智能。

 

灵活调度就是一个具体体现。记者从国网调度中心了解到，5月3日，国家电网调度范围内风电日发电量创历史新高，达13.04亿度；东北地区风电日发电量占发电量比例创历史新高，达3.54亿度。

 

相对于火电，如今风电等新能源在电网调度中拥有优先通行的权利。“将新能源外送优先级提到跨区直流配套火电之前，发生弃风弃光时，强制压减配套火电出力，优先输送新能源。”国家电网公司发展部副主任张正陵公开表示。

 

灵活消纳新能源，技术手段至关重要。“十二五”以来，国家电网公司持续加强新能源技术研发创新，提高各级电网智能化水平，增强风电等新能源电力的可控性。在新能源发电装备、新能源并网仿真及规划、大容量储能等方面，国家电网公司多项关键技术取得突破。如采用先进控制手段优化风电场有功出力，解决风机低电压穿越、新能源集群控制等重大技术问题；研究高压大容量柔直关键技术，缓解风电基地高比例可再生能源高效接纳和外送问题；发展储能技术，推进虚拟同步机研究，促进新能源并网消纳。

 

让电网变得聪明，“蓄电池”必不可少。风电是一种间歇波动的电力，为了稳定地利用风电，国家电网公司在电网系统中安装了一个“蓄电池”——抽水蓄能电站。

 

2016年，抽水蓄能电站平均综合利用小时数3185小时，同比增长78%，为有史以来最高。国家电网公司充分利用抽水蓄能电站调峰作用，增加消纳新能源电量103亿度。

 

为了消纳更多包括风电在内的新能源，我国抽水蓄能电站的建设步伐加快。截至2016年年底，我国累计建成抽水蓄能电站装机容量达到2669万千瓦。

 

抽水蓄能电站也丰富了电力交易的方式，创新了风电的消纳渠道。今年5月4日，西北电网通过北京电力交易中心，实现了西北地区低谷风电向湖北、江西等省抽水蓄能电站跨区送电交易，通过跨区直流，华中抽蓄电站低谷时购买西北风电抽水运行，增加新能源交易电量。这次西北送华中短期省间交易0.66亿度，为西北地区新能源在更大范围优化配置挖掘了新的市场空间。

 

通过完善调度支持系统，发挥交易平台作用，加快建设抽水蓄能电站等电网侧控制手段，国家电网公司让风电在全世界最复杂的电网中来去更加自如，在电网中走得更快、更远。

 

多渠道消纳，让风电造福社会

 

2016年，北京电力交易中心组织开展了“三北”地区风电、光伏发电等新能源外送交易，全年新能源省间交易电量完成363亿度。

 

减少弃风，最终的关键还是风机发出来的电能够为人所用。

 

6月的河西走廊，天空蓝得透彻，阳光下，白色的风机徐徐转动。在瓜州县城北端的新能源清洁供暖试点项目现场，施工人员正加紧进行着扩容建设。

 

“我们需要赶在下一个采暖季之前完成所有的工程。”该项目总经理孙晓东说。

 

瓜州县新能源清洁供暖试点项目是甘肃省首个清洁能源供热试点工程，利用当地丰富的风电等清洁能源供暖，最终达到全县供暖全部清洁化。

 

瓜州县渊泉第二小学是清洁电采暖的首批受益用户。“热量非常稳定，室内温度一直保持在24摄氏度左右。外面北风呼呼地吹，教室里温暖如春。”渊泉二小办公室主任郭海燕在瓜州生活了半辈子，亲身经历了从“谈风色变”到风电造福人民的这一过程。

 

甘肃省用电负荷较小，要在本地开拓风电的消纳市场，必须大力实施电能替代。国网甘肃省电力公司营销部市场处处长周有学告诉记者，国网甘肃电力在售电量增长低迷的情况下，将电能替代作为增加售电量的有效举措放在重要位置，多方寻找突破口，通过清洁替代、清洁供暖等多种方式增加售电量。

 

本地电力消费市场有限，将更多的风电等新能源卖到外省就是另一条出路。

 

2016年，在全省用电量负增长3.7%的情况下，国网甘肃电力通过扩大外送促进新能源跨省跨区消纳，全年新能源发电量196.6亿度，同比增长8.7%，新能源发电出力及发电量均达历史最高。

 

像甘肃这样，通过全国性的电力交易，“三北”地区的新能源现在可以被东中部地区消化。

 

2016年，北京电力交易中心组织开展了“三北”地区风电、光伏发电等新能源外送交易，全年新能源省间交易电量完成363亿度。通过这些电力交易，宁夏、新疆等地消纳不了的风电等新能源被特高压线路送往山东、河南等地。

 

电力交易是消纳风电的有效方式，但一个不可忽视的情况是，由于当前电力市场总体供大于求，很多地区为了保证本省火电企业不亏损，一些省份要求减少外购电，行政壁垒较之过去更强，跨省交易和清洁能源消纳的难度也随之更大了。

 

对此，张正陵建议，加快推动实施一些关键举措。如加快外送通道建设；出台可再生能源配额制，明确地方政府的主体责任，并纳入地方政府绩效考核；逐步放开发用电计划，将发电权交易、直接交易等交易机制纳入电力市场体系等。

 

国家电网公司在近日召开的新闻发布会上提出，力争2017年~2018年弃风弃光矛盾得到有效缓解，到2020年根本解决新能源消纳问题，弃风弃光率控制在5%以内。要实现这个目标并不容易，需要政府、电网企业、发电企业以及每一个电力消费者的共同努力。