張北縣的風(fēng)與電

作為智能電網(wǎng)建設(shè)的一部分，特高壓輸電網(wǎng)和風(fēng)光儲(chǔ)能技術(shù)正在張北試驗(yàn)性地結(jié)合在一起，它將從技術(shù)上讓張北不穩(wěn)定的風(fēng)電和大電網(wǎng)配套起來。

建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)已經(jīng)十幾年的張北縣有個(gè)怪事。那就是“風(fēng)大的時(shí)候反而要把風(fēng)機(jī)停掉?！?/p>

雖然距離北京不過200多公里，但逐漸抬高的地勢(shì)讓張北已經(jīng)處于海拔1500米左右的高原區(qū)，這里地勢(shì)比較復(fù)雜，東南部是被稱為“壩頭”的山區(qū)，地勢(shì)最高，西北部是丘陵地，兩頭圍著中間一塊平原地區(qū)。和險(xiǎn)要的地勢(shì)配合的是張北獨(dú)特的氣候，多風(fēng)，少雨，年平均風(fēng)速每秒6米，剛好滿足國(guó)家建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的最低風(fēng)速要求。

張北的風(fēng)電開發(fā)始于1996年?，F(xiàn)在“裝機(jī)總量已經(jīng)達(dá)60萬千瓦”，縣風(fēng)電辦的王學(xué)斌說，但實(shí)際輸出只有28.3萬千瓦，“如果滿負(fù)荷，電網(wǎng)肯定受不了”。王學(xué)斌指的是張北的發(fā)電系統(tǒng)并入的華北電網(wǎng)——按照年平均風(fēng)速選址的風(fēng)電場(chǎng)，往往忽略當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)頻因素。風(fēng)速的分布不穩(wěn)定，時(shí)而風(fēng)大，時(shí)而風(fēng)小，現(xiàn)有的電網(wǎng)通常不能適應(yīng)，于是只能是電力公司被迫將機(jī)組停掉。僅去年一年，張北就因?yàn)殛P(guān)停風(fēng)電機(jī)組損失1200多萬元。

“水”與“路”不兼容

“一開始還不存在這樣的問題”，王學(xué)斌回憶，1996年剛建風(fēng)電的時(shí)候，單機(jī)容量小，根本談不上什么超負(fù)荷。

張北位于有效風(fēng)能密度高達(dá)200∽300瓦/平方米的優(yōu)質(zhì)風(fēng)能資源地區(qū)，是國(guó)家發(fā)改委確定的六大風(fēng)能開發(fā)基地之一。從2005年起，13家公司先后入駐張北縣投資風(fēng)電。張北縣的風(fēng)電場(chǎng)越建越多。

與風(fēng)電開發(fā)的熱鬧景象形成對(duì)比的是，十幾年來，連接張北縣電廠與電網(wǎng)的變電站還是停留在220千伏。

電力系統(tǒng)的人通常用水和路比喻電流和電網(wǎng)。清華大學(xué)電力系統(tǒng)研究所教授何光宇解釋說，變電站建設(shè)沒有跟上，“這就是‘水’多了，但是‘路’還沒建起來?！卑l(fā)改委批準(zhǔn)的上百萬千瓦電網(wǎng)項(xiàng)目已經(jīng)在張北縣開工建設(shè)，有望于今年年底建成。“這樣可能情況就會(huì)好一點(diǎn)”，王學(xué)斌說。但中國(guó)電力科學(xué)院新能源研究所的戴慧珠認(rèn)為，這并不是解決風(fēng)電并網(wǎng)的根本途徑。

“這涉及風(fēng)電產(chǎn)生的頻率與電網(wǎng)不匹配的問題?！彪娍圃旱母笨偣こ處煱讜悦駨?qiáng)調(diào)。目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的電流頻率穩(wěn)定在50赫茲/秒，如果風(fēng)電想并網(wǎng)，電流頻率必須一致，差一點(diǎn)也不行。但風(fēng)電的特點(diǎn)就是風(fēng)速完全不受人為控制，會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的電流。如果硬要并網(wǎng)，就會(huì)造成其他并網(wǎng)點(diǎn)的癱瘓，這就是所謂的諧波污染。

“水”與“路”不兼容的問題并不僅存在于張北縣。風(fēng)電并網(wǎng)至今還是讓所有電力公司、電網(wǎng)公司和專家學(xué)者頭疼的問題。中國(guó)目前每年幾乎有將近1/3的風(fēng)電裝機(jī)容量白白浪費(fèi)了。

要解決問題，現(xiàn)在只有等智能電網(wǎng)。

業(yè)內(nèi)人士表示，不管是在中國(guó)還是在國(guó)外，智能電網(wǎng)誕生的初衷有一部分就是要解決新能源并網(wǎng)的問題。和火電不同，新能源形式更多受限于非人為控制因素。太陽(yáng)能受日照條件的制約，水電也有河水的汛期，不穩(wěn)定的電流就會(huì)產(chǎn)生不同的電流頻率。以往適用于火電的電網(wǎng)設(shè)計(jì)明顯阻礙了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能電網(wǎng)則能夠在網(wǎng)內(nèi)多變的供應(yīng)和需求之間做靈活地調(diào)配，更能通過新的技術(shù)手段化解發(fā)電系統(tǒng)不穩(wěn)定帶來的負(fù)面影響。智能電網(wǎng)的推出到了一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。

“特高壓”與“儲(chǔ)能”結(jié)合

2009年，由國(guó)家電網(wǎng)新源控股有限公司主導(dǎo)的風(fēng)光儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在張北縣的滿井風(fēng)電場(chǎng)展開規(guī)劃建設(shè)。

風(fēng)光儲(chǔ)能是新源控股的一個(gè)“智能電網(wǎng)”示范項(xiàng)目。作為智能電網(wǎng)一部分的該技術(shù)從原理上看起來非常簡(jiǎn)單。它利用了張北縣風(fēng)能和太陽(yáng)能資源都非常豐富的特點(diǎn)。冬春是多風(fēng)季節(jié)，張北縣的風(fēng)能更充足，而日照不強(qiáng)，到了夏秋則正好相反——張北縣是河北省日照條件最好的縣之一，年平均日照時(shí)數(shù)2897.8小時(shí)。如果單獨(dú)開發(fā)，兩種發(fā)電方式都存在不穩(wěn)定的難題，但風(fēng)光儲(chǔ)能項(xiàng)目則將風(fēng)電和光電系統(tǒng)發(fā)出的電通過蓄電池儲(chǔ)存起來，當(dāng)風(fēng)力減弱或者日照不強(qiáng)的情況發(fā)生時(shí)，蓄電池可以將電釋放出來，以穩(wěn)定輸出?！斑€有一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，主要是檢測(cè)百萬級(jí)風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)是否會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成沖擊”，王學(xué)斌說，“這個(gè)項(xiàng)目的特點(diǎn)就是能將‘風(fēng)’、‘光’、‘儲(chǔ)’、‘護(hù)’四者結(jié)合起來，項(xiàng)目建成之后，風(fēng)電的輸出能力將大幅度提升?！?/p>

“水”更多了，就需要修“路”。如果想將水送到更遠(yuǎn)的地方，就要抬高水源，產(chǎn)生落差，電也是這個(gè)道理。“中國(guó)智能電網(wǎng)的未來發(fā)展方向就是建設(shè)800千伏∽1000千伏的特高壓輸電網(wǎng)”，白曉民說。國(guó)家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪也表示，具有長(zhǎng)距離、大容量特征的特高壓輸電網(wǎng)將是今后中國(guó)智能電網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)。張北縣就在特高壓輸電網(wǎng)的首批建設(shè)規(guī)劃當(dāng)中。

不過，何光宇指出，智能電網(wǎng)的形式當(dāng)然不會(huì)只局限在張北縣所采用的風(fēng)光儲(chǔ)能技術(shù)這一種。各個(gè)國(guó)家和地區(qū)具體怎樣建設(shè)各自地區(qū)的電網(wǎng)，需要因地制宜。比如揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)發(fā)展的“太陽(yáng)能屋頂”，利用安裝在大樓上的一塊塊太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光，將光能轉(zhuǎn)化成電供大樓使用。白天光照充足的時(shí)候，“太陽(yáng)能屋頂”所發(fā)的多余的電就可以送入電網(wǎng)，當(dāng)晚上“屋頂”不發(fā)電的時(shí)候，大樓又能正常使用電網(wǎng)的電。

并網(wǎng)瓶頸打開以后

盡管國(guó)電新源目前還未就特高壓輸電網(wǎng)建設(shè)在張北縣的具體實(shí)施方案給出答案，王學(xué)斌已經(jīng)充滿期待。“不管最終方案是怎么樣，只要項(xiàng)目建起來了，電網(wǎng)的兼容性肯定比現(xiàn)在要好，那時(shí)很多風(fēng)電企業(yè)也可以‘搭車’，并網(wǎng)情況就會(huì)好很多?！?/p>

張北縣的風(fēng)光儲(chǔ)能項(xiàng)目解決的還不僅是一個(gè)風(fēng)電并網(wǎng)的問題，它還將帶來更多巨大的投資機(jī)會(huì)。何光宇表示，智能電網(wǎng)的興起將給一大批人提供新的致富機(jī)遇。王學(xué)斌說，“當(dāng)然，對(duì)我們自己來說，發(fā)展風(fēng)電的企業(yè)多了，我們的稅收也能上去?！?/p>

智能電網(wǎng)將帶來的還有氣候問題的緩解?！爸悄茈娋W(wǎng)的推出就是為了順應(yīng)節(jié)能減排的需要?！焙喂庥钫f。正如張北縣，在建起智能電網(wǎng)以后，那里的風(fēng)電與光電不僅可以供本地使用，還可以輸送到北京、天津甚至更遠(yuǎn)。當(dāng)新能源電力所占發(fā)電總量提高到一定程度時(shí)，火電的優(yōu)勢(shì)就會(huì)下降，石油、天然氣的使用量就有可能降下來。

環(huán)境學(xué)家認(rèn)為智能電網(wǎng)是低碳未來最好的出路之一。據(jù)美國(guó)《財(cái)富》雜志報(bào)道，美國(guó)政府和業(yè)界預(yù)計(jì)，隨著配電系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代，現(xiàn)代化數(shù)字電網(wǎng)將使美國(guó)能耗降低10%，溫室氣體排放量減少25%。盡管目前智能電網(wǎng)還有很多問題亟待解決，但它已經(jīng)提供了一種未來節(jié)能減排之路的方向。并網(wǎng)瓶頸打開了，新能源將迎來又一個(gè)新的發(fā)展高峰。

在這個(gè)高峰到來之前，張北縣已經(jīng)吸引了眾人的關(guān)注。自從新源控股決定將風(fēng)光儲(chǔ)能項(xiàng)目建在張北縣，王學(xué)斌每天的工作就成了接待諸多媒體和參觀者。當(dāng)這位忙碌的村干部每天從滿井風(fēng)場(chǎng)回去的時(shí)候，風(fēng)電渦輪機(jī)的影子早已長(zhǎng)長(zhǎng)地躺在草地上，夕陽(yáng)映紅了整個(gè)風(fēng)場(chǎng)，映在王學(xué)斌的臉上織成了紅色的喜悅?！皬埍钡娘L(fēng)電肯定會(huì)迎來第二次發(fā)展高峰?！?/p>