從近期電網(wǎng)規(guī)劃分析風電長遠發(fā)展

郭俊玲

（新天綠色能源股份有限公司，石家莊 050000）

從近期電網(wǎng)規(guī)劃分析風電長遠發(fā)展

郭俊玲

（新天綠色能源股份有限公司，石家莊 050000）

目前風電已成為中國的第三大能源。為建設(shè)智能電網(wǎng)做準備，國家電網(wǎng)公司規(guī)劃建設(shè)華北、華東、華中地區(qū)“三縱三橫”的特高壓交流線路和多條特高壓直流通道，以便風電并網(wǎng)消納。本文根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，從風電并網(wǎng)和消納的角度探討風能資源集中地區(qū)的風電長遠發(fā)展。

電網(wǎng)規(guī)劃；風電；并網(wǎng)

0 引言

中國是目前世界上風電并網(wǎng)裝機容量最多的國家。據(jù)統(tǒng)計，2012年中國風電并網(wǎng)裝機容量超過60GW，發(fā)電量超過100TWh，成為中國第三大電源。到2015年，全國累計并網(wǎng)運行的風電裝機容量將達到100GW（可能達到120GW），年發(fā)電量達到190TWh，發(fā)電量在全部發(fā)電量中的比重超過3%[1]。

風能是目前可再生能源當中技術(shù)相對成熟，并且具有規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的一種能源。中國能源結(jié)構(gòu)由化石能源為主轉(zhuǎn)入多元化發(fā)展的進程中，風能將發(fā)揮重要的作用，并成為中國綠色能源的重要支柱。

1 國家電網(wǎng)特高壓輸電規(guī)劃

根據(jù)國家電網(wǎng)公司規(guī)劃，到2015年建成華北、華東、華中特高壓電網(wǎng)，形成“三縱三橫”的特高壓交流通道（圖1）。建成特高壓變電容量2.5E8VA，線路長度約20000km。到2020年建成以“三華”（華北、華東、華中）特高壓同步電網(wǎng)為中心，東北特高壓電網(wǎng)和西北750kV電網(wǎng)為送端，聯(lián)結(jié)各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、可再生能源大基地，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)[2]。

2011年末，晉東南——南陽——荊門（西縱的一部分）1000kV特高壓交流輸電投運。2012以來，特高壓工程建設(shè)快速推進，皖電東送淮南——上海特高壓交流輸電示范工程、錫林郭勒盟——南京特高壓工程已獲得批準。

為連接能源基地與用電需求，多回特高壓直流工程快速推進。2010年7月，向家壩到上海的±800kV特高壓直流輸電工程竣工投產(chǎn)。錦屏——蘇南±800kV特高壓直流工程、哈密南——鄭州±800kV特高壓直流輸電工程、溪洛渡左岸——浙江金華±800kV特高壓直流輸電工程相繼開工。特高壓直流工程對加快建設(shè)“三華”同步電網(wǎng)、盡快形成堅強受端電網(wǎng)也提出了十分迫切的要求。

2 特高壓輸電對風電的利好

中國風電可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是消納問題。雖然中國新增風電裝機和市場規(guī)模居世界前列，但風電發(fā)展仍面臨棄風、電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)滯后于風電場建設(shè)等問題。因此，風電如何從資源密集但用電需求小的西部、北部地區(qū)輸送到中國負荷中心東部的難題一直困擾著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前國家電網(wǎng)各大區(qū)域之間的聯(lián)系還很薄弱，還沒有形成全國統(tǒng)一的大市場和與之相適應(yīng)的全國聯(lián)網(wǎng)能力，難以適應(yīng)下一步風電大規(guī)模發(fā)展和在更大范圍優(yōu)化配置的需要。

為了解決這一問題，國家電網(wǎng)公司規(guī)劃[3-4]在“十二五”期間建設(shè)特高壓骨干網(wǎng)架和若干條特高壓直流輸電，這些特高壓交流與直流的起點都在國家“十二五”規(guī)劃綱要中提出的五大綜合能源基地，其中，新疆、蒙東、蒙西等地區(qū)既是大型風電基地，也是大型煤電基地，通過實施風電與火電聯(lián)合外送，可以有效擴大消納范圍，既解決了火電外送問題，也解決了風電外送問題。

3 風能資源富集地區(qū)并網(wǎng)及消納分析

圖1 “三縱三橫”電網(wǎng)規(guī)劃

圖2 中國風資源分布圖

中國風能資源豐富的地區(qū)主要分布在以下四個地區(qū)：三北（東北、華北、西北）地區(qū)、東南沿海近10km寬的地帶及附近島嶼、近海地區(qū)和內(nèi)陸個別地區(qū)。詳見中國風能資源分布圖[5]（圖2）。

中國擁有豐富的風能資源，但是其分布與電力需求存在不匹配的情況。東南沿海地區(qū)電力需求大，風電場接入方便，但沿海土地資源緊張，可用于建設(shè)風電場的面積有限，可大規(guī)模開發(fā)的風能資源較少；廣大的三北地區(qū)風能資源豐富，建設(shè)風電場的土地資源較多，但其電網(wǎng)建設(shè)相對薄弱，且電力需求相對較小，需要將電力輸送到較遠的電力負荷端。中國海上風能資源豐富，且距離電力負荷中心很近。隨著海上風電場技術(shù)的發(fā)展成熟，經(jīng)濟上可行，發(fā)展前景勢必良好。

3.1 新疆西部地區(qū)依舊并網(wǎng)困難

經(jīng)濟輸電距離是電力工程技術(shù)上的一個名詞，指的是某一電壓等級輸電線路最經(jīng)濟的輸送電能的長度。輸電線路在輸送電能的同時本身也有損耗，線路太長、損耗太大，經(jīng)濟效益較差；另一方面，為減小損耗，就要提高輸電電壓而增加投資。當提高輸電電壓后增加的投資與降低的線路損耗相等時，線路的長度就是該電壓等級輸電的經(jīng)濟輸電距離。

500kV超高壓輸電線路的經(jīng)濟輸送距離一般為600km－800km，而1000kV特高壓輸電線路因為電壓提高，線路損耗減少，經(jīng)濟輸送距離增加到到1000km－1500km，±800kV特高壓直流輸電可以達到2500km，新疆地域廣闊，東西寬度超過1500km，新疆西部的風電通過超高壓輸送到最近的負荷中心——華中地區(qū)的距離就超過3500km，這個距離目前的超高壓輸電無疑是不經(jīng)濟的，只能等到超導(dǎo)材料取得重大突破并大規(guī)模應(yīng)用或新疆本地工業(yè)大發(fā)展。

3.2 新疆東都和河西走廊將有新的突破

2012年5月，國家電網(wǎng)公司開工建設(shè)的哈密——鄭州±800kV特高壓直流輸電工程，送出能力將達8GW。工程建成以后，將有利推動新疆大型風電基地的開發(fā)與送出，對促進中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。

西北地區(qū)（包括新疆）正在建設(shè)750kV主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程第二通道，將于第一通道形成環(huán)網(wǎng)運行。該工程建成后，將進一步加強新疆與西北主網(wǎng)的聯(lián)系，提高新疆向西北主網(wǎng)送電能力；為“疆電外送”直流工程提供網(wǎng)架支撐，保證直流外送工程安全穩(wěn)定運行；有效解決青海電網(wǎng)缺電問題和向西藏直流送電的可靠性。

該工程是實現(xiàn)“疆電外送”的重要通道，建成后，還將成為甘肅和青海北部河西走廊地區(qū)、新疆哈密地區(qū)風電的重要外送通道，粗略計算，兩項工程均完工后可新增風電并網(wǎng)規(guī)模5GW以上。

3.3 內(nèi)蒙長城沿線并網(wǎng)規(guī)?？捎^

國家規(guī)劃的“三縱三橫”的特高壓交流通道的六個電源點有五個位于長城沿線地區(qū)，平均500km距離規(guī)劃一個電源點，以每條交流輸電線路8GW的輸電容量計算，五個電源點可傳輸40GW的電力，風電只要占有15GW的容量即可滿足2020年前的風電發(fā)展需要。隨著特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)的逐漸建設(shè)，內(nèi)蒙中西部、寧夏、陜西、山西和河北的風電將實現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)。

3.4 東北北部和東部近期并網(wǎng)困難

從經(jīng)濟輸電距離角度考慮，東北北部和東部（含內(nèi)蒙的新安盟、呼倫貝爾）地區(qū)可以建設(shè)超高壓輸電到京津地區(qū)，但更近的華北北部風能資源豐富，未規(guī)劃超高壓長距離輸電，因此只能爭取本地消納，受限于東北地區(qū)工業(yè)規(guī)模有限、用電需求不足和電能富裕的現(xiàn)實情況，近期內(nèi)并網(wǎng)難度極大，只能等到東北老工業(yè)基地振興或建設(shè)超高壓輸電的那一天。

3.5 青藏高原東部將成為戰(zhàn)略洼地

中國水電集中區(qū)緊鄰青藏高原東部，水電開發(fā)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，同時本地區(qū)的水電已經(jīng)成功外送到華中和華東電網(wǎng)，現(xiàn)已建成的四川向家壩至上海的長達1907km的±800kV特高壓直流輸電。

青藏高原東部緊鄰水電集中地區(qū)，可以建設(shè)百萬風電基地，大量風電和水電聯(lián)合外送，同時可以完美地解決電網(wǎng)穩(wěn)定和調(diào)峰問題。另外，雅魯藏布江的開發(fā)已經(jīng)提上日程，單靠西藏本地電網(wǎng)的消納無疑是不可行的，必須要建設(shè)長距離輸電線路，從風能資源分布來看，在雅魯藏布江沿岸擇地建設(shè)風電基地，和雅魯藏布江的新建水電站聯(lián)合外送。

青藏聯(lián)網(wǎng)工程將實現(xiàn)西藏電網(wǎng)與西北電網(wǎng)的互聯(lián)（異步），通過依托強大的西北電網(wǎng)，青藏高原上可建設(shè)百萬級風電場。

3.6 南網(wǎng)部分區(qū)域成眼前的風電熱土

南方電網(wǎng)所轄區(qū)域是水電富集的地區(qū)，同時該地區(qū)工礦業(yè)發(fā)達，是電力負荷中心，南網(wǎng)地區(qū)的風電并網(wǎng)有得天獨厚的優(yōu)勢，其中，云南中北部、廣西北部和沿海地區(qū)、廣東沿海和海南全島都有十分豐富的風能資源，但受限于部分地區(qū)的產(chǎn)業(yè)整合和稀缺的土地資源，僅云南和廣西區(qū)域成為風電開發(fā)熱土。

3.7 海上風電將快速增長

中國海岸線約為1800km，5m－25m水深海域風電技術(shù)可開發(fā)容量約200GW。到2020年，中國海上風電規(guī)劃裝機容量30GW，主要分布在上海、江蘇、浙江等東部沿海地區(qū)的潮間帶、潮下帶灘涂以及近海、深海區(qū)域，這些區(qū)域風速高，靜風期少，風電機組等效滿負荷利用小時數(shù)高，具備大力發(fā)展海上風電的良好資源條件；且上海、江蘇、浙江等東部沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，電網(wǎng)堅強，能源需求量大，電力市場空間廣闊，入網(wǎng)較為方便，海上風電經(jīng)過近幾年的探索性發(fā)展已經(jīng)積累了開發(fā)經(jīng)驗，各政府主管部門也將理順管理思路，因此，海上風電必將迎來快速增長的新階段[6]。

4 總結(jié)

國家電網(wǎng)通過加強跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)、構(gòu)建“三華”（華北、華中、華東）特高壓同步電網(wǎng)，將很大程度上提升風電并網(wǎng)消納能力。西北電網(wǎng)和新疆電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)工程和西藏電網(wǎng)的異步聯(lián)網(wǎng)工程都將促進新疆、甘肅地區(qū)的風電發(fā)展，蒙東、蒙西的風電也將送至“三華”中心消納，同時海上風電將迎來大規(guī)模的開發(fā)。隨著電網(wǎng)規(guī)劃的逐步建成，風電基地發(fā)展的關(guān)鍵性問題將在大多區(qū)域內(nèi)得以解決，中國風電將持續(xù)穩(wěn)步快速發(fā)展，預(yù)計2020年，全國風電規(guī)模將超過150GW。

[1]李俊峰,等.中國風電發(fā)展報告[M].中國環(huán)境科學(xué)出版社: 2012,9.

[2]汪寧渤.大規(guī)模風電送出與消納[M]. 中國電力出版社: 2012.12.

[3]世界風力發(fā)電網(wǎng).國家電網(wǎng)公司在京召開風電并網(wǎng)管理加強座談會[EB/OL](2011-07-07). 在公司加強風電并網(wǎng)管理座談會上的講話

[4]白建華,辛頌旭,賈德香,等.中國風電開發(fā)消納及輸送相關(guān)重大問題研究[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010.12（1）：14-17.

[5]中國風電產(chǎn)業(yè)網(wǎng).中國風能資源分布（圖）[EB/OL](2009-11-26) .http://www.windchn.com/ webinfo/wfview000050187.html

[6]中國可再生能源行業(yè)協(xié)會.開發(fā)海上風 電 應(yīng) 當 循 序 漸 進 [EB/OL] (2012-09-03).http://ny.cctv.com/2012/09/03/ ARTI1346652954790324.shtml

Analysis of Long-term Wind Power Industry Based on Recent Grid Planning

Guo Junling
（China Suntien Green Energy Co.,Ltd, Shijiazhuang 050000, China）

Wind power has become the third largest energy in China. To prepare for the construction of smart grid, State Grid Corporation of China plans to construct three vertical and three horizontal UHV AC transmission lines and multiple UHV DC channels in North China, East China and Central China, which will help to promote wind power consumption. Based on the grid planning, this paper discusses the long-term development of wind power in the areas with richful wind resources in terms of wind power integration and consumption.

grid planning; wind power; integration

TM614

A

1674-9219（2013）08-0052-04

2013-06-12。

郭俊玲（1977-），女，碩士研究生，研究方向為風電、太陽能發(fā)電開發(fā),現(xiàn)就職于新天綠色能源股份有限公司。