風(fēng)電，如何前進(jìn)

本刊記者 ■ 包婧文

中國是世界能源消費(fèi)大國?？焖僭鲩L的能源需求，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，人口基數(shù)以及當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度使得中國的碳排放量一直居高不下。保障能源供應(yīng)是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然內(nèi)在需求，而降低碳排放是作為國際社會中一個重要國家應(yīng)承擔(dān)的基本責(zé)任，在此雙重壓力之下，加快發(fā)展可再生能源成為國家重要的能源戰(zhàn)略選擇。在可再生能源領(lǐng)域中，我國的風(fēng)電發(fā)展一直走在前列，尤其是近幾年，風(fēng)電在大規(guī)模發(fā)展的道路上保持高速前進(jìn)。

2010年底，我國風(fēng)電總裝機(jī)容量已成為世界第一，超越美國，成為全球首位風(fēng)電大國。然而，由于風(fēng)電資源豐富地區(qū)與用電負(fù)荷中心之間存在的較大地域分布差異，使得大規(guī)模風(fēng)電送出消納的矛盾日益突出，多年來困擾風(fēng)電發(fā)展的電網(wǎng)接入問題一直沒有妥善解決；現(xiàn)有的風(fēng)電入網(wǎng)技術(shù)規(guī)定無法滿足大規(guī)模集中開發(fā)的技術(shù)需求，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范的缺失使得大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)管理矛盾突出；而頻繁發(fā)生的大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)事故也使風(fēng)電設(shè)備的質(zhì)量和性能問題成為關(guān)注焦點(diǎn)。隱藏在大規(guī)模高速發(fā)展這一美好景象之下的問題漸漸浮出水面，并制約中國風(fēng)電行業(yè)的健康發(fā)展。

2月24日，甘肅酒泉風(fēng)電基地發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng)事故，598臺風(fēng)電機(jī)組相繼脫網(wǎng)，導(dǎo)致電壓大幅波動，對整個西北電網(wǎng)造成威脅，是近幾年我國風(fēng)力發(fā)電發(fā)生的對電網(wǎng)影響最大的一起事故。日前，國家電監(jiān)會通報了該事故的調(diào)查結(jié)果，稱主要是由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)場管理、電網(wǎng)接入以及運(yùn)行安全監(jiān)管等四方面問題導(dǎo)致了事故的發(fā)生，這使得風(fēng)電安全問題再次浮上臺面。

酒泉風(fēng)電基地是我國核準(zhǔn)建設(shè)的首座千萬千瓦級風(fēng)電基地，擁有良好的資源優(yōu)勢。截至今年4月底，已吊裝完成風(fēng)電機(jī)組5500MW，其中25座風(fēng)電場、4122MW發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)建成投產(chǎn)，預(yù)計今年上半年已完成吊裝的風(fēng)電機(jī)組將全部并網(wǎng)投產(chǎn)。酒泉風(fēng)電基地將成為全世界集中并網(wǎng)規(guī)模最大的風(fēng)電基地之一。

投產(chǎn)初期通常是事故、故障高發(fā)期，短時間內(nèi)不斷增加的并網(wǎng)容量，并且大部分風(fēng)電機(jī)組集中在同一個并網(wǎng)點(diǎn)，使得酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電場互相影響，事故頻發(fā)。據(jù)了解，截至今年4月底，酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電場累計發(fā)生各類事故43次，其中發(fā)生風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)超過100臺，影響范圍較大的故障就有7次。 尤其是“2.24”以來發(fā)生的三次嚴(yán)重事故，大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組集中脫網(wǎng)，分別甩出風(fēng)電出力84萬千瓦、100.6萬千瓦和153.5萬千瓦，不斷“刷新”風(fēng)電機(jī)組歷史脫網(wǎng)記錄，不僅導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓、頻率大幅度波動，而且直接威脅到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

就此次事故所顯現(xiàn)的問題，本刊記者采訪了甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心主任汪寧渤。汪主任認(rèn)為，導(dǎo)致酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)事故發(fā)生的必然原因主要有三個方面。首先，在經(jīng)過調(diào)度統(tǒng)計的事故中，65%是由于電纜頭安裝質(zhì)量問題造成，反映出幾乎所有風(fēng)電場電纜頭施工、監(jiān)理、驗收和建設(shè)管理普遍存在不足。其次，發(fā)電機(jī)組普遍不具備低電壓穿越能力。雖然風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求風(fēng)電機(jī)組應(yīng)能滿足電壓跌落到額度電壓的20%時維持625ms不脫網(wǎng)，然而多次事故證明，絕大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組根本不具備低電壓穿越能力。第三，動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備不完善導(dǎo)致事故擴(kuò)大。酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電場均按照接入系統(tǒng)設(shè)計的要求分別安裝了TCR、MCR和SVG型動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備，但一半以上無法正常投運(yùn)，僅投入了電容部分(FC濾波支路)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失、基礎(chǔ)管理水平薄弱、設(shè)備制造企業(yè)創(chuàng)新能力不足、風(fēng)電并網(wǎng)管理規(guī)范不健全、缺乏全國統(tǒng)一完整的啟動驗收程序規(guī)范等也是導(dǎo)致風(fēng)電場事故頻發(fā)的間接原因。

對于如何在技術(shù)層面解決風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)的問題，汪寧渤主任表示，這需要風(fēng)電制造商、風(fēng)電運(yùn)營商、電網(wǎng)企業(yè)共同努力。風(fēng)電設(shè)備性能將是下一階段市場競爭的基本要求，中國風(fēng)電制造商需要從做“大”向做“強(qiáng)”轉(zhuǎn)變，應(yīng)盡快無條件完成酒泉風(fēng)電基地風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越改造，避免繼續(xù)發(fā)生風(fēng)電脫網(wǎng)事故造成不利影響。風(fēng)電運(yùn)營商應(yīng)加快現(xiàn)有風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越改造的進(jìn)度，加強(qiáng)內(nèi)部設(shè)備管理，并加快風(fēng)電場運(yùn)行規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定，完善內(nèi)部管理制度。電網(wǎng)企業(yè)則需要提高風(fēng)電場的調(diào)度、設(shè)備、技術(shù)和運(yùn)行管理水平。

由于風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定的特性，大規(guī)模進(jìn)入電網(wǎng)必然會存在風(fēng)險，這不僅僅是酒泉千萬千瓦風(fēng)電基地需要考慮的問題，全國的大型風(fēng)電基地與電網(wǎng)之間都面臨相同的困境。電網(wǎng)的穩(wěn)定安全主要表現(xiàn)在負(fù)荷與電源之間的平衡，中國科學(xué)院電工研究所主任研究員馬勝紅表示，要想減少事故的發(fā)生，需要從風(fēng)力發(fā)電和電網(wǎng)兩方面因素來考慮。首先風(fēng)力發(fā)電自身要保證穩(wěn)定可靠，降低故障率。其次，面對風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定的風(fēng)險，電網(wǎng)應(yīng)采取積極態(tài)度，建立應(yīng)對機(jī)制，比如為增大電網(wǎng)慣性、增強(qiáng)電網(wǎng)抗沖擊力而建立應(yīng)急電源或大型儲能系統(tǒng)等。加快電網(wǎng)的調(diào)峰電源建設(shè)，建設(shè)快速反應(yīng)的大型抽水蓄能電站；建設(shè)快速調(diào)峰機(jī)組并建立相應(yīng)的價格機(jī)制。遇到問題就要解決，然而國家現(xiàn)在需要考慮的是，究竟是投入成本提高風(fēng)機(jī)性能，使風(fēng)機(jī)全部具備低電壓穿越能力，還是建造抽水蓄能電站等來提升電網(wǎng)的接納、調(diào)峰能力，怎樣的解決方式更經(jīng)濟(jì)、更好？

3月27日，國家發(fā)改委下發(fā)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011)》，新能源首次作為單獨(dú)門類進(jìn)入“指導(dǎo)目錄鼓勵類”，意味著新能源將獲得國家支持的優(yōu)待證。然而在新能源10項鼓勵項目中，風(fēng)電僅在“風(fēng)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”中一帶而過，加上近期發(fā)生的大型風(fēng)電事故，讓許多人不禁開始猜測，風(fēng)電發(fā)展是否遇到瓶頸，進(jìn)入發(fā)展的相對冷靜期。面對社會各界的疑問，行業(yè)專家則表示不必?fù)?dān)憂，任何行業(yè)的發(fā)展都會遇到困難，不能遇到問題就知難而退，在當(dāng)前全球能源發(fā)展的大環(huán)境下，風(fēng)電的發(fā)展形勢依然看好。

馬勝紅研究員說道，“目錄”中沒有過多涉及風(fēng)電，并不意味著風(fēng)電行業(yè)遇冷。一個行業(yè)的發(fā)展需要依靠政府扶持，但已進(jìn)入市場化發(fā)展的行業(yè)就需要脫離扶持的范圍。風(fēng)力發(fā)電的標(biāo)桿電價已經(jīng)出臺，規(guī)劃也已出臺，就應(yīng)按照市場化要求發(fā)展，沒必要一直依靠政府的扶持。目前電網(wǎng)的發(fā)展滯后于風(fēng)電發(fā)展，國家應(yīng)將重點(diǎn)放在電網(wǎng)的提升與建設(shè)上，提高電網(wǎng)的消納能力。

對此，甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心主任汪寧渤也表示，盡管社會各界對于風(fēng)電大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送的發(fā)展模式提出質(zhì)疑和反思，但他仍然認(rèn)為，中國風(fēng)電將依然保持持續(xù)、穩(wěn)定、快速的發(fā)展態(tài)勢。現(xiàn)在風(fēng)電的發(fā)電成本已經(jīng)與核電相當(dāng)、與傳統(tǒng)火電發(fā)電成本接近，遠(yuǎn)低于生物質(zhì)、太陽能等其他可再生能源的發(fā)電成本；近年來隨著風(fēng)電設(shè)備制造水平的提高，建設(shè)成本大幅度降低，大規(guī)模開發(fā)的規(guī)模效益進(jìn)一步降低了風(fēng)電的發(fā)電成本，全世界主要經(jīng)濟(jì)體不約而同地將風(fēng)電發(fā)展列入國家能源優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略。另外受到近期日本核電站事故的影響，預(yù)計明年世界風(fēng)電將加快發(fā)展速度。