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破解清洁能源消纳难题

清洁电力的发展是电力发展的永恒主题。在中国电力企业联合会主办的“2013中国清洁电力峰会”上,国家电网公司公布,2012年,全国并网风力发电1004亿度,国家电网公司经营区域内并网风电发电量达到968亿度,2006年~2012年发电量平均增长速率高于装机增长速率。

中国已经成为世界上风电并网规模最大的国家,人们对风电并网有着更多、更美好的期待。为促进这一清洁能源的大规模消纳,国家电网公司在实践中不断探索。

新能源要发展,电网核准要跟上

为全力消纳风电等新能源所发电量,国家电网公司积极做好新能源并网配套工程建设。到2012年年底,在风电并网工程中,国家电网公司累计投资490亿元,建成风电并网线路近3万公里,以保证国家和各级地方政府核准的风电项目及时并网发电。

然而,由电网建设核准速度慢造成的“车多道窄”,放慢了清洁电力进入大电网的步伐。

据《亮报》记者了解,我国部分地区由于受到电网建设核准滞后等条件的制约,输出线路的建设往往赶不上风电场的建设速度。按现有条件,一个装机5万千瓦的风电场半年就能建成,但因配套并网线路的审批手续比较多,电场发出来的电无法并网。国家能源委员会专家咨询委员会主任、国家能源局原局长张国宝也证实了这一说法,他说:“(弃风)原因多种多样,包括电网规划滞后,无休止的争论影响了整个电网的建设进度,也影响了可再生能源的有效消纳。”

通过工程实践,我国已全面掌握了特高压交、直流输电的核心技术,“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”获得2012年度国家科学技术进步奖特等奖。

事实证明,电网建设如果能跟上,可以大大改善新能源并网问题,“疆电外送”就是很好的例证。2010年11月投运的750千伏新疆与西北电网联网工程,已累计向外输送电能61.7亿度,相当于少烧216.1万吨的标准煤。今年6月27日竣工投运的新疆与西北主网联网第二通道工程,与正在建设的哈密南—郑州±800千伏特高压直流工程亦能“激活”新疆的绿色风能。根据国家电网公司规划,“疆电外送”通道建成后,可保证新疆和河西走廊风电的大规模送出。

提速电网建设需要政策的支持。前不久,国家能源局公布“三定方案”,能源项目建设审批权力有待逐步下放,这将有望简化部分风电等新能源并网线路的审批流程,以满足新能源快速发展的需求。

“三北”风电,要在更大池子里消纳

解决“三北”(东北、华北、西北)风电与火电之间的矛盾,成为新能源大规模消纳的时代难题。

“三北”地区集中了我国大部分风力资源。国家电网公司数据显示,蒙东、蒙西、甘肃、冀北的风电并网容量均超500万千瓦,占当地发电装机比重20%~30%,风力发电量占当地用电量比例为10%~30%,和西班牙、德国基本相当。

但地区电源结构单一、消纳能力差等问题,造成供暖季节风电与火电矛盾重重。“三北”地区在冬季供暖期,用电负荷处于低谷时段,大量火电机组参与供暖,启动快、调节效率高的气电供给不足,因而导致火电调峰能力不足。风力发电量少时,火电无法及时填谷;风力发电量大时,因供暖需求,又无法压缩热电联产火电机组出力,这给风能转换成稳定的电能带来困难。

“很多人希望低谷用电时段,少发些火电,给风电多一些空间。”国家电网公司副总经理栾军在会上表示,他同意这种说法,但同时指出,支持风电发展,并不是将火电压下来那么简单。现实问题在于,在缺乏调峰电源的情况下,大容量火电机组参与调峰不经济也不节能。他讲道:“火电的开机方式是满足尖峰负荷,在这个前提下,火电出力最多只能压到60%。如果少于60%,单位发电煤耗就比100%带负荷时候高出五六十克,这也是能源的浪费。”

在缺乏有效调峰手段的背景下,努力在更大范围内消化新能源,成为必然选择。张国宝在解释局部地区新能源消纳困难时说:“怎么不把局部地区的20%送出去呢?没送出去,就来问题了。如果在更大的池子里消纳这点可再生能源应该不是什么问题。”

百川须由海来纳。将“三北”风电输送至华中和华东地区进行消纳,成为国家电网公司的战略选择。目前,相关新能源外送通道正在规划当中,如张北风电基地到江西南昌、甘肃酒泉风电基地到湖南、内蒙古锡盟能源基地到江苏等,以期实现更大范围的系统调峰。

科技创新,让新能源稳定并网

然而,风电、光伏发电等具有随机波动性大的特点,要想将它们稳定地并入电网,并不是件容易的事儿。华北电力大学校长刘吉臻认为,解决新能源发电并网的一个核心点是,必须掌握风能等新能源的基本特征,找到其与常规能源进行互补的方式。

近年来,国家电网公司在新能源特性的认知和把握上做了很多努力,建成了两个中心、一个平台(国家风电技术检测研究中心、国家能源太阳能发电研发中心、新能源分析平台),还配套成立了11个检测中心,协助厂家进行设备低电压穿越能力检测,既保护了风力、光伏发电企业的利益,减少设备故障,也相应减少了对用电客户的影响。

新能源的大规模发展,还需更多创新技术的支撑。

世界上最大的风光储输示范工程在张北地区建成投运后,今年5月份,该项目二期扩建工程又获开工许可。工程师们研究建立新能源智能稳定接纳系统,希望将风电、光伏发电等不稳定的电源与储能发电相结合,平稳地并入主网。

国家电网公司还在全国各地建设了20个以分布式光伏发电、微电网为主要内容的智能电网示范工程,充分利用智能电网技术,建设新能源综合利用系统。

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