光伏和风电都是“垃圾电”
发布时间：2012-8-6 13:58
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编者按：国家电网认为光伏和风电都是“垃圾电”，对电网会造成影响，而且要付出额外的成本，从而没有积极性让光电上榜，因此，国家对国家电网要给予一定的政策鼓励。 风电面临“垃圾电”的尴尬 风电本身具有不稳定性，不易准确预计，风况不稳定，产生的电能就不稳定，风电的电能质量也较差，其功率因数和谐波往往得不到有效控制。风电正成为电网管理部门头痛的“垃圾电”。 原因大致有三个方面：一是由于电网建设速度严重滞后于风电发展，风电项目难于接入电网系统。二是电网调度调节能力差，无法全部接受不稳定的风力发电量，影响了风电场的效益。三是风电企业、气象部门与电网部门的协调统筹能力以及气象预报的准确度低。 从表象上看，技术瓶颈无法突破、气象预测技术和电网设备及调节能力相对落后、风电并网技术规范的缺失等问题制约风电产业的发展。从本质上看则是政策的系统性不强，没能有效诱导风电机组的布置、风能规律的研究、电网运行调度同步提升。 防止光伏沦为“垃圾电” 尽管目前太阳能发电的某些领域正在重复风电当年的坎坷，不过在专家们看来，目前国内光伏发电的大规模应用并没有展开，因此急需提前布局，为光伏发电实现并网铺路。 研究人员认为，要破解太阳能“并网难”的顽疾，首先要克服认识上的一大误区。“很多人认为并网是电力部门一家的事，实际上新能源和传统能源截然不同，怎样满足电网的安全稳定，也是需要太阳能企业考虑的。”国家电网能源研究员副院长蒋莉萍说，在并网环节需要电网企业、制造企业，开发商（发电企业）形成一个共同取向。电力部门加强电网建设的同时，光伏行业亦需提高产品质量，制定出合理入网标准。专家们建议： 一、将电网建设提升为国家工程，加大投入的同时设定合理建设目标。蒋莉萍认为，如果不考虑投入，光从技术层面出发，建设“智能电网”是可以实现的。但要考虑到我国的能源建设还在发展中，每年大部分投入仍被用于新建电力项目，因此在电网建设上要以“安全可靠、经济高效”为原则。“由国家来牵头，制定出电网发展的目标，对技术、管理各方面都提出具体要求。”蒋莉萍说。 二、统一规划电网和电厂建设，光伏电站布局不能各搞各的，要围绕电网规划进行。江西电力公司高级工程师彭莉萍建议，要让电网建设适应光伏产业的快速发展，在光伏产业规划和前期工作中就要有地方供电公司参与，并将配套电网设施作为产业的一个组成部分，同步办理相关用地等手续，以便电网项目和光伏产业能同步核准，同步建设。 三、尽快制订合理入网标准，提高国内太阳能产品的检测能力，消除不良产品给电网安全带来的隐忧。河北英利集团副总裁刘耀诚说，出台切实可行、简单易操作的光伏并网电站等技术标准规范和实施手册，将达不到标准，危害市场的企业排除在外，可以有效防止行业乱局，提高光伏发电的整体水平，保障电网运行安全。 在具体的标准制订上，蒋莉萍建议，可以由国家标准委员会牵头，把电网企业、调度专家、规划发展方面的专家、制造商和开发商都纳入团队中去，广泛听取各方意见。 风光储输技术解决新能源并网难题 我国风光储输技术实现新的突破，它能让风电、光伏发电等这些不稳定的电源，通过与储能发电相结合，瞬时搭配成像火电一样稳定的电源，并入主网。这项技术的运用，为破解新能源大规模并网难题提供了有效解决方案，也使我国电网接纳新能源电源的能力大幅提升。据了解，截至今年6月，国家电网累计接纳新能源481亿千瓦时，同比增长26.5%。 变“垃圾电”为绿色电力 在风光储输示范工程监控室里，大大的屏幕上显示了当时的发电情况：风电63.59MW(兆瓦)，光伏发电18.84MW，储能-3.4MW。 国网新能源张家口风光储输示范电站有限公司副总经理王银明解释说，当风力较大或阳光较强时，储能装置可以把多余的能量储存起来，这时候储能显示就是负数。反之储能装置就需要释放能量，以使整体电能输出更加平稳。 我国是风电大国。从2005年开始，每年风电装机翻番增长，2011年新增装机容量1800万千瓦，累计装机容量达到6500万千瓦，均居全球第一位。同时，我国也是光伏设备制造大国。从2006年开始，我国太阳能电池产量增幅连续5年超过100%，产量居世界第一。 但是，风电和光伏发电都有一个天然的缺陷，就是时有时无，是间歇性的；时大时小，是波动性的；很难预测，是随机性的。由此产生了几个问题：其一，风电和光伏发电作为单一的发电系统提供电能输出时，需要建设大量的备用容量和调峰电源，以防其不出力时随时备用。一般来说，所需的配比是1：0.9，也就是1兆瓦的风电或光伏发电，需要配备0.9兆瓦的火力发电，这些火电起备用作用，经济性不高。其二，风电和光伏发电出力多变和瞬间冲击，对电网的暂态稳定性和频率稳定性造成影响，不安全。其三，风电、光伏大规模并网引起电压水平降低，风机中的电子设备带来谐波污染，影响电能质量。 而且，我国风能和太阳能资源富集区域多集中于西北、东北等地，本地电力负荷有限，而我国70%以上的能源需求集中在东中部地区，这些电力必须上网，通过远距离高压输送到东部负荷中心。 正因如此，随着我国风电的快速增长，局部地区的弃风限电问题日趋严重。2011年度，全国风电弃风限电总量超过100亿千瓦时，平均利用小时数大幅减少，个别省(区)的利用小时数已经下降到1600小时左右，并网和消纳问题已经成为制约我国风电和光伏发电持续健康发展的重要因素。 “风电和光伏发电直接接入对电网平稳运行不利。但通过风电、光伏发电和储能互补，输出功率波动可以明显改善。”王银明说。 天气时阴时晴。王银明说，在这种情况下，储能装置可以起到很好的调节作用。不然的话，天阴时电网调度要立即命令备用火电启用，2分钟后天晴了，火电又要停止出力，很不经济。 他介绍说，经过风光储几种能源模式互补之后，最终输出的电能可以基本达到常规电源的性能指标，目前已经累计发电1.4亿度。 汇聚多种技术路线 和人们通常见到的三个大叶片的风机不同，这里还有一种垂直轴的风机。远远望去，很像一把张开的巨伞。 王银明说，这种1兆瓦的垂直轴风机，是国内最大的同类型风机，特点是对风向没有要求，可以利用来自不同方向的风力，提高风能利用效率20%至30%。 实际上，这个世界上最大的风光储输基地，可以说是风电、光伏发电和储能设备的大荟萃，汇集了这三类能源利用方式中各类工业化路线的装置。 在风电发电中，已投运容量93.5兆瓦，涵盖了4种机型：2兆瓦双馈变速型风机；2.5兆瓦永磁直驱型风机；3兆瓦永磁直驱型风机，这也是国内并网运行的单机容量最大的永磁直驱型风机；1兆瓦垂直轴风机，还有一台5兆瓦大容量风机将于年内投运。 在太阳能发电中，已投运容量40兆瓦，涵盖了5种发电设备：多晶硅光伏组件；单晶硅光伏组件；非晶薄膜光伏组件；背接触式光伏组件；高倍聚光电池组件。 在储能装备中，已投运14兆瓦磷酸铁锂电池，这也是世界上规模最大的锂电池储能电站，计划下半年投产液流电池，钠硫电池储能系统也正在进行招标采购。 据介绍，之所以汇集如此种类繁多的装备，是为了积累实验数据，可以比较各类技术路线的优劣，为我国新能源大规模友好接入电网积累经验。 “经过风电、光伏发电和储能系统的互补，这些绿色电力通过智能变电站并网外送，并经过升压，最终送到北京，点亮首都的万家灯火。”王银明说。 现在，这里几乎每天都有人前来参观，很多到张家口市的人会专程坐上1个多小时的车，前来参观这个世界最大的风光储基地，可以说是张家口的一张名片。 对于未来，他们有着很多畅想：基地的整体规划面积是7500亩，规划建设至少300兆瓦风电、100兆瓦光伏发电和110兆瓦储能电站，为更大规模新能源接入电网探索经验。 “风光”发展目标尘埃落定。 据《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》（以下简称《规划》）的发布，国家明确提出了新能源产业的发展路线图，其中，到2015年，风电累计并网风电装机超过100GW千瓦，年发电量达到1900亿千瓦时；太阳能发电装机容量达到2100万千瓦以上，光伏发电系统在用户侧实现平价上网。 “上述目标和相对低迷的行业现状相比，无疑有提振市场信心的作用。”国家能源局一位官员表示，但仅靠上述规划是远远不够的，因为规划并未涉及 “风”“光”这两种新能源面临的最大障碍，即并网难的问题。 强化风电累计并网概念 在风电领域，中国已是世界第一风电大国。 根据绿色和平和中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会共同发布的《风光无限中国风电发展报告2011》，截至2010年，中国除台湾省外其他地区共新增风电装机18.93GW，保持全球新增装机容量第一的排名；累计风电装机容量44.73GW。 而《规划》提出的目标，则更进一步，在2010年的基础上，每隔五年再翻一番。即到2015年累计并网风电装机超过100GW，年发电量达到1900亿千瓦时；到2020年，累计并网风电装机200GW以上，年发电量超过3800亿千瓦时。 “值得注意的是，《规划》提的并非是累计装机总量，而是累计并网风电装机目标，强化了装机的概念。”厦门大学中国能源研究中心主任林伯强介绍，其核心意思就是如果不并网就不算，提示国家电网必须要并网，这在一定程度上，提高了对国家电网的约束程度。 实际上，风电领域因为无法并网“弃风”现象严重。根据中国风能协会发布的数据，2011年全国约有100亿千瓦时左右风电电量由于被限发而浪费。 “不同统计口径的统计结果可能会有出入，但业界公认，风电每年的发电量中大约有1/3的风电电量因为弃风而浪费。”林伯强解释，解决办法主要是提高当地的消纳能力和建设电网外输通道。 实际上，短期内提高风场所在地的消纳能力并不现实，可行的还是建设输电通道。《规划》强调，到2015年建成风电大型基地配套外输通道，解决风电远距离输送的消纳问题。 据获悉，财政部将为电网企业发放可再生能源电价附加补助资金，以提高其建设输电通道的积极性。具体而言，国家将为可再生能源发电项目接入电网而产生的工程投资和运行维护费用，按上网电量给予适当补助，补助标准为：50公里以内，每千瓦时补贴人民币0.01元；50-100公里，每千瓦时补贴人民币0.02元；100公里及以上，每千瓦时补贴人民币0.03元。 而在国网能源研究院副院长蒋丽萍看来，上述标准还是偏低，电网公司测算后认为25、75、120千米送出线路的补贴分别应为每千瓦时1.2分钱、3.3分钱、5.4分钱。因此，补贴只能弥补其中的一部分。 “是高是低暂且不论，试行一段时间如果发现真的低，可以调整。这项政策将对电网企业产生一定的刺激作用，但具体的刺激作用到底会有多大，现在还不好判断，要等国家电网的新建通道工程启动后才可观察。”林伯强分析。 他指出，希望电网建设规划能跟得上风电快速发展的形势，否则《规划》再次提到的建设东北、西北、华北北部和沿海地区的八大千万千瓦级风电基地，又会产生更严重的产能限制和弃风的问题。 光伏目标“大跨越” 相比风电，原本很孱弱的中国太阳能产业将大大提速。 2010年中国太阳能电池组件产量上升到10GW，占世界产量的45%，连续四年太阳能电池产量居世界第一，但与此不匹配的是其装机容量，截至2010年，中国累计安装光伏装机达到0.9GW，显得微不足道。 相比光伏的现状，《规划》提出的发展目标表面看上去很“激进”。根据《规划》，到2015年，太阳能发电装机容量达到21GW以上，光伏发电系统在用户侧实现平价上网；到2020年，太阳能发电装机容量达到50GW以上，光伏发电系统在发电侧实现平价上网。 据获悉，“十二五”太阳能发展的目标之前经历了三个版本，分别为5GW、10GW、15GW，而最后定在21GW，比最初目标提高了三倍多，让不少市场人士吃了一惊。但在前述国家能源局官员看来，这一目标并不高。 “我们的光伏原本可以发展很快，但受制于各种政策和体制的限制，一直发展很慢，在十二五期间我们希望出台更多的促进措施，加快光伏产业的发展。”前述国家能源局官员解释。 国家发改委能源研究所王斯成表示，光伏的发展已经开始提速，2011年新增的光伏装机已达2.5GW，今年新增装机将突破5GW，所以按照这个发展速度来看，21GW的目标并不高。 而林伯强指出，国内光伏的突出问题是，光伏组件产能远远大于国内需求，过去以出口为主，而现在面临国外需求锐减，必须转向国内市场，而国内市场的开启则有待于国家继续出台激励政策。 和风电类似，光伏同样存在并网难的问题。根据中电联的统计，2011年国内光伏系统并网率仅为73.4%，有近1/4项目未能并网。为此，中国可再生能源学会理事长孟宪淦对此直截了当地表示，如果解决不了电网的消纳，21GW的装机指标就毫无意义，只是一个空洞的数字。 而在国网能源研究院高级经济师白建华看来，随着光伏规模的扩大，光伏发电并网问题比风电更加棘手，光伏需要更灵活的调峰电源及更强的并网技术设施，造成脱网事故的概率和影响更大。 在大规模电站之外，国家能源局希望发展更多的分布式项目。《规划》提出，开展微电网供用电示范，建设太阳能示范城市；适时大规模推广太阳能光伏光热发电及太阳能在供暖、制冷和中高温工业领域的应用。 “风光的分布式应用，将对现行的电力体制提出新的挑战，电力体制改革应及时推行。”前述国家能源局官员指出。 智能电网 |
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