北方地區(qū)冬季利用風(fēng)電供熱的可行性

大唐向陽(yáng)風(fēng)電有限公司 楊春偉 劉曉明

高聳在曠野上的風(fēng)機(jī)，大風(fēng)襲來(lái)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，清潔電力源源不斷輸送到電網(wǎng)，走入我們的家庭，一副美好的畫(huà)面，曾幾何時(shí)，風(fēng)電風(fēng)光不在。

一、世界風(fēng)電發(fā)展前景

2010 年將于11月29日到12月10日聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)在墨西哥坎昆舉行，參加全球風(fēng)能理事會(huì)“為低碳經(jīng)濟(jì)服務(wù)的風(fēng)能”會(huì)議的代表8日表示，各國(guó)應(yīng)重視風(fēng)能，利用風(fēng)能發(fā)電幫助減少溫室氣體排放、應(yīng)對(duì)氣候變化。

在當(dāng)日舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，風(fēng)能理事會(huì)指出，到2020年，風(fēng)能發(fā)電量可滿足全球12%的電力需求，將幫助全球每年減少15億噸的二氧化碳排放。據(jù)國(guó)家能源局測(cè)算，到2015年，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1億千瓦，年發(fā)電量超過(guò)2千億度，節(jié)約標(biāo)煤約8000萬(wàn)噸左右，在整個(gè)能源中所占的比重將由2010年的0.5%增加到2%左右。

二、風(fēng)電發(fā)電的現(xiàn)狀

2011年2月14日，國(guó)家電監(jiān)會(huì)發(fā)布《風(fēng)電、光伏發(fā)電情況監(jiān)管報(bào)告》顯示，去年半年，我國(guó)風(fēng)電能發(fā)電但無(wú)法被人們所用的棄風(fēng)就達(dá)27.76億度。國(guó)家電監(jiān)會(huì)稱(chēng)，由于缺乏具體的風(fēng)電送出和風(fēng)電消納方案，大規(guī)模風(fēng)電送出消納的矛盾日益突出。

據(jù)悉，這是電監(jiān)會(huì)首次就單獨(dú)的新能源情況發(fā)布監(jiān)管報(bào)告，上網(wǎng)障礙已成為制約發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

國(guó)家電監(jiān)會(huì)的專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，已并網(wǎng)的風(fēng)電和光伏發(fā)電設(shè)備受電網(wǎng)安全等因素影響存在未能上網(wǎng)的電量，2010年1至6月，風(fēng)電未收購(gòu)電量27.76億千瓦時(shí)。分區(qū)域看，華北、東北未收購(gòu)風(fēng)電電量較多，華北區(qū)域未收購(gòu)風(fēng)電電量15.88億千瓦時(shí)，占全國(guó)總未收購(gòu)電量的57.20%。分省份看，內(nèi)蒙古未收購(gòu)風(fēng)電電量最多，為21.01億千瓦時(shí)，占全國(guó)未收購(gòu)電量的75.68%。

中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱(chēng)，2011年全國(guó)約有100億千瓦時(shí)風(fēng)電電量被限發(fā)，創(chuàng)造歷史最高值。根據(jù)電監(jiān)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)部分省市風(fēng)電棄風(fēng)達(dá)20%左右，“三北”（東北、華北和西北）一些風(fēng)資源豐富的地區(qū)或超過(guò)30%，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)近百億元，如此高比例的棄風(fēng)限電，盡管中國(guó)2010年就已經(jīng)成長(zhǎng)為世界最大的風(fēng)電裝機(jī)國(guó)，但一直無(wú)法成為最大的風(fēng)電利用國(guó)。

三、冬季北方地區(qū)利用風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)供熱的可行性

在上述棄風(fēng)數(shù)據(jù)中，在北方地區(qū)又以冬季供熱期間棄風(fēng)限電更為突出。北方地區(qū)冬季取暖基本上以燃煤火力發(fā)電機(jī)抽汽供熱為主、組輔以小燃煤鍋爐的供熱方式，嚴(yán)冬季節(jié)，為了保證居民正常取暖，不得不加大燃料的投入量來(lái)保證抽汽量，從而直接增加了機(jī)組的發(fā)電量，由于用電負(fù)荷不變，也就直接導(dǎo)致依靠限制風(fēng)力發(fā)電來(lái)平衡電力供求關(guān)系。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年前3個(gè)月，吉林白城地區(qū)供熱期風(fēng)電限電比例超過(guò)40%，造成了極大的資源浪費(fèi)，即消耗大量燃煤的同時(shí)，大量的風(fēng)能資源又白白流失。

在傳統(tǒng)的慣性思維中，由于局域風(fēng)能的不可控性，風(fēng)電一直被冠為“清潔能源、劣質(zhì)電力”的帽子，但是從大的區(qū)域上看，風(fēng)能基本上也是很平穩(wěn)的，并不是我們通常認(rèn)為的大起大落，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

清潔電能為什么沒(méi)有被利用，一是目前電網(wǎng)的輸送能力不足。風(fēng)電多數(shù)建在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)，區(qū)域內(nèi)電力負(fù)荷低，加之電網(wǎng)的配套設(shè)施跟不上風(fēng)電的發(fā)展速度，承接輸送不了這么多的風(fēng)電負(fù)荷，電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也不是一朝一夕就能建成好的；二是風(fēng)電投產(chǎn)容量快速增加，但社會(huì)用電量增長(zhǎng)則較為緩慢，遠(yuǎn)落后于電源增長(zhǎng)。例如東北電網(wǎng)用電大戶(hù)遼寧，2010年前10個(gè)月全社會(huì)用電量?jī)H增長(zhǎng)1.3%,電網(wǎng)低谷期間電源負(fù)荷平衡矛盾十分突出。從2007年以來(lái)開(kāi)始出現(xiàn)低谷期間電網(wǎng)被迫減發(fā)風(fēng)電的局面。基于以上兩點(diǎn)，我們?cè)O(shè)想：風(fēng)電的發(fā)電季節(jié)多發(fā)生在冬、春季和夜間。在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)冬季建設(shè)電加熱站，以減少火電供熱，增加電負(fù)荷的消耗，減少能源消耗和環(huán)境污染，增加風(fēng)力發(fā)電，最大程度減少棄風(fēng)損失，降低火力發(fā)電、供熱比例，冬季停備部分火電供熱機(jī)組，真正實(shí)現(xiàn)調(diào)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)向新能源消費(fèi)的轉(zhuǎn)變。

第一方案是在城市建設(shè)電加熱站，利用現(xiàn)有的供電線路和供熱管道，把電能通過(guò)電加熱器，把水加熱到一定溫度輸送到供熱管道，在與供熱管網(wǎng)的接口進(jìn)行計(jì)量，以計(jì)算熱量，這種方法簡(jiǎn)單行之有效。

第二方案是在現(xiàn)有的居民樓內(nèi)直接采用電取暖，按需操作，方式靈活。一般城市內(nèi)的居民都是在夜晚取暖量大，這就產(chǎn)生了電負(fù)荷，而北方冬季夜間風(fēng)況較好，正好合拍。但這有一個(gè)難點(diǎn)，就是居民進(jìn)戶(hù)的線徑是否有余量，不足的需要電網(wǎng)投入資金對(duì)線路改造。

以上兩個(gè)方案都需要國(guó)家的資金、政策的支持才能實(shí)現(xiàn)。

1）資金的支持

電加熱站的建設(shè)和后續(xù)的以電供熱及居民用戶(hù)供電線路的改造等按照目前的政策，企業(yè)無(wú)利可圖，從經(jīng)濟(jì)利益的角度，企業(yè)是沒(méi)有積極性的，也不愿意做，但從國(guó)家宏觀角度，風(fēng)供熱、電網(wǎng)、火電供熱、小燃煤鍋爐供熱一盤(pán)棋考慮，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益是非常巨大的，國(guó)家的減排目標(biāo)就能實(shí)現(xiàn)，從國(guó)家整體利益考慮，利遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弊，國(guó)家不用在支出大量資金治理火電污染、和水的消耗，現(xiàn)在國(guó)家提倡和諧社會(huì)，大力推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展、清潔能源供熱將是歷史的必然。

2）國(guó)家政策的支持

居民用電能否實(shí)行峰谷電價(jià)，電價(jià)應(yīng)該有差別，引導(dǎo)居民用電觀念，鼓勵(lì)晚間用電，讓居民用電取暖，使居民真正從中得到實(shí)惠、受益。

不能讓可再生的風(fēng)能白白的棄掉，國(guó)家應(yīng)大力開(kāi)展棄風(fēng)供熱課題的研究，我們建議在北方地區(qū)，通過(guò)不斷完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，逐步建立冬季供熱以清潔能源為主導(dǎo)，火電做為調(diào)峰的供熱方式，只有這樣才能從根本上改變我們能源消耗不合理的問(wèn)題，改變消耗、污染、治理的老路，真正發(fā)展我們的清潔能源，減少碳減排量，而不是讓建成的風(fēng)機(jī)曬太陽(yáng)，改變資產(chǎn)浪費(fèi)、能源浪費(fèi)的現(xiàn)狀。

四、風(fēng)電場(chǎng)冬季利用棄風(fēng)供熱的前景

風(fēng)電“十二五”規(guī)劃：根據(jù)中國(guó)氣象局普查成果，全國(guó)陸地離地面10米高度的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為43.5億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約為3億千瓦，海上可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能約7.5億千瓦。我國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”（華北北部、東北、西北）及東南沿海地區(qū)。其中，“三北”地區(qū)是我國(guó)最大的成片風(fēng)能資源豐富帶，包括東北三省、河北、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、新疆等省區(qū)近200公里寬的地帶，具有建設(shè)大型風(fēng)電基地的資源條件，在“三北”(西北、華北北部和東北)地區(qū)發(fā)揮其資源優(yōu)勢(shì)，建設(shè)大型和特大型風(fēng)電場(chǎng)，要同步開(kāi)展開(kāi)發(fā)、外送、消納研究，統(tǒng)一規(guī)劃。電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的輸送與市場(chǎng)消納能力是制約風(fēng)電開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題，規(guī)劃2015年時(shí)風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到1億千瓦，當(dāng)年發(fā)電量達(dá)到1900億千瓦時(shí)，光伏并網(wǎng)裝機(jī)達(dá)到1500萬(wàn)千瓦。"十二五"期間中國(guó)要建立和實(shí)施可再生能源配額制以促進(jìn)其發(fā)展規(guī)劃2015年和2020年風(fēng)電規(guī)劃容量分別為1億千瓦和1.8億千瓦。到2030年風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量達(dá)到3億千瓦以上。從規(guī)劃中可以看出風(fēng)電大發(fā)展的宏圖，規(guī)劃也提出了同步開(kāi)展風(fēng)電開(kāi)發(fā)、消納市場(chǎng)和送電方案等研究，以確保風(fēng)電能夠被電網(wǎng)盡可能消納。

風(fēng)電是最優(yōu)質(zhì)的能源之一，既可再生、節(jié)約能源，又能減少環(huán)境污染，防風(fēng)固沙，凈化空氣。發(fā)展風(fēng)電，是我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、緩解能源供需矛盾、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式重要戰(zhàn)略舉措，改善我國(guó)目前仍以煤炭發(fā)電為主的局面。

低碳生活是未來(lái)發(fā)展的必由之路，我們?cè)O(shè)想北方冬季利用風(fēng)電供熱的思路，希望有關(guān)部門(mén)能夠完善我們的一些不成熟的觀點(diǎn)，早日推廣應(yīng)用。想法中的不足，希望專(zhuān)家們批評(píng)指正。