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顧為東:走符合國情的風電發展特色之路

2013-11-25 來源:科學時報 瀏覽數:976

  我國擁有豐富的風能資源。全國風能詳查和評價結果顯示,全國陸上50米高度層年平均風功率密度大于等于300瓦/平方米的風能資源理論儲量約73億千瓦。其中,可開發利用風能儲量(不包括海上)遠超我國化石能源之和。而由于風電并網受限,難以大規模發展。筆者以為,將我國風能潛在優勢轉化為現實生產力和國際競爭力,必須走大規模風電高效、低成本全部利用之路。
  迅猛發展的風電與“棄風”的尷尬
  “十一五”以來,我國風電裝機迅猛發展。2012年,全國新增風電裝機容量、總量分別占全球新增風電裝機容量的30%和總容量的26.8%,保持全球領先。全年風電發電量1008億千瓦時,約占全國總上網電量的2.0%。
  然而,在我國風電產業迅速發展的同時,大量風電對電網穩定與安全的矛盾日益凸顯,風電限電棄風現象日趨嚴重,也使風電制造業嚴重過剩。
  2012年我國風電限電超過200億度(實際值應大于300億度),比2011年增加一倍。按現在1千克標準煤發3度電的水平,200億度電等于浪費了670萬噸煤,直接經濟損失超過100億元。為此還帶來高達2000萬噸二氧化碳排放,以及二氧化硫、氮氧化物等粉塵侵害的環境污染問題。
  2012年全國風電平均利用小時數比2011年減少30小時,個別省(區)風電利用小時數下降到1400小時左右。目前蒙東、吉林限電最為突出,冬季供暖期限電比例已超50%。蒙西、甘肅酒泉、張家口壩上地區限電比例達20%以上。
  大規模限電,導致風電企業無利可圖,企業經營從繁榮跌入衰退。兩年前,明陽風電、金風科技(002202,股吧)和華銳風電(601558,股吧)紛紛上市,風電產業輝煌一時;如今,三大巨頭全部陷入舉步維艱的境地。運營商龍源集團2012年因棄風減少利潤13億元;大唐集團經營的800萬千瓦風場,棄風率竟達40%~60%,由盈利進入虧損。短短兩年,“最好的風”變成了“最壞的風”,我國的風電產業進入“寒冬”。
  能源結構與國情
  決定我國風電不能大規模并網
  中國風電為何出現大規模棄風而不能上網?
  這主要由于風能自身波動和間歇特性,導致風電場發出的電能隨之波動,接入電網時直接破壞電網穩定性、連續性和可調性,危及電網安全。
  1.風電波動嚴重危及電網安全。風電輸出波動劇烈,從一年中風電場每天平均輸出功率看,每天最大和最少發電量至少相差約40~50倍。從微觀上分析一天內的輸出功率變化,風電在24小時內仍處于非常不穩定狀態,輸出功率(兆瓦)在0~100之間隨機波動。
  風電輸出功率大幅度波動和間歇特性,不僅造成電壓波動、閃變、頻率和相位偏差、諧波等10余項指標影響電網供電質量和嚴重危及電網安全,同時,大規模風電并網,還須依靠以煤電為主的發電裝備進行調峰,否則電網將面臨“崩潰”。
  2.煤電為主的電網難以為風電做深度調峰。與歐美發達國家不同,我國能源結構以煤炭為主。2012年我國煤電發電量占總發電量的73.9%。而歐美國家的能源結構是以石油、天然氣等為主,其中美國27%是天然氣發電;英國燃氣發電比例更高達60%;北歐國家水電占90%。
  這些國家電網對風電并網容納能力遠高于我國,這是因為燃氣、燃油發電和水電的調峰能力強,在一定范圍內能有效減少風電波動對電網的危害。如西班牙,近十年來大力發展風電,裝機容量居全球第4位。他們在迅速發展風電的同時,大力配套發展具有深度調峰能力的燃油/燃氣機組、聯合循環機組,可深度調節機組達3500萬千瓦,滿足了風電調峰需求。
  即便如此,美國、丹麥等西方國家也已遭遇大規模風電上網難的制約。

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閱讀下文 >> 探索海上風電開發思路

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