我國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及問題分析

沈渡

摘 要：我國(guó)風(fēng)電資源豐富，大力發(fā)展風(fēng)電是我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重要能源發(fā)展戰(zhàn)略。目前，我國(guó)風(fēng)電已進(jìn)入規(guī)?；焖侔l(fā)展階段，取得了舉世矚目的發(fā)展成就，并呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，但同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在概述我國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展前景的基礎(chǔ)上，本文深入分析了我國(guó)風(fēng)電發(fā)展面臨的問題，以及風(fēng)電并網(wǎng)所帶來的若干影響。最后提出了我國(guó)風(fēng)電發(fā)展對(duì)策。

關(guān)鍵詞：發(fā)展現(xiàn)狀；存在問題；接入電網(wǎng)；對(duì)策

0引言

隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，作為一種清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電越來越受到人們的重視。發(fā)展風(fēng)電對(duì)于保障能源安全，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，減輕環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等都具有非常重要的意義。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：①風(fēng)電總裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比重不斷增加。②單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量不斷增加。③風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)更高。④風(fēng)電機(jī)組的種類不斷增多，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增大。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。風(fēng)電是一種間歇性、波動(dòng)性電源，大規(guī)模風(fēng)電的接入對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。本文對(duì)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并分析了我國(guó)風(fēng)電發(fā)展遇到的問題和風(fēng)電接入電網(wǎng)遇到的問題，并提出了應(yīng)對(duì)措施。

1我國(guó)風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀

1.1 風(fēng)電資源概況

我國(guó)幅員遼闊，陸疆總長(zhǎng)達(dá)2萬多千米，還有18000多千米的海岸線，邊緣海中有島嶼5000多個(gè)，風(fēng)能資源十分豐富[1]。對(duì)風(fēng)能資源實(shí)行精確探測(cè)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的任務(wù)，據(jù)國(guó)家氣象局最新初步估計(jì)[2]，我國(guó)陸上離地面50米高度達(dá)到3級(jí)以上風(fēng)能資源的開發(fā)量約23.8億KW，因此，我國(guó)風(fēng)能資源累計(jì)近26億KW。

1.2 風(fēng)電資源開發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)早在1986年就開始著手風(fēng)能資源開發(fā)，但受資金和技術(shù)的制約，早期風(fēng)電發(fā)展緩慢。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)已將大力發(fā)展清潔可再生能源提到了十分突出的位置，并從立法、政策扶持、加大投資等多個(gè)層面，全面加強(qiáng)了對(duì)風(fēng)電等可再生能源的開發(fā)力度，風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃從過去的幾萬千瓦級(jí)發(fā)展到了千萬千瓦級(jí)。

2我國(guó)未來風(fēng)電發(fā)展態(tài)勢(shì)及面臨的主要問題

2.1 風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量有待提高

有資料顯示，我國(guó)風(fēng)電機(jī)組利用率在20%左右，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在25%～30%左右，特別是大功率風(fēng)電機(jī)組制造技術(shù)尚待攻關(guān)突破。因此，盡管我國(guó)2010年的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量超過了美國(guó)，但發(fā)電量只有500億KW時(shí)，仍低于美國(guó)。

2.2 風(fēng)電并網(wǎng)面臨瓶頸

我國(guó)95%以上的風(fēng)能資源集中在在三北和東部沿海，而2/3的需求在中東部地區(qū)，風(fēng)電無法就地消納，因此采取的是大規(guī)模、集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離、高電壓輸送的發(fā)展道路。風(fēng)電還無法像其它常規(guī)電源那樣對(duì)其出力進(jìn)行安排和控制，從而增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。

2.3 風(fēng)電開發(fā)成本偏高

在世界范圍內(nèi)，風(fēng)電從技術(shù)上來說已經(jīng)成熟，但是相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電方式來說，其開發(fā)成本仍明顯偏高。在我國(guó)，由于未掌握風(fēng)機(jī)設(shè)備制造的關(guān)鍵技術(shù)，導(dǎo)致風(fēng)電成本居高不下，尤其是海上風(fēng)電，成本達(dá)到了1.0元/kWh以上。目前，大部分風(fēng)電場(chǎng)離開國(guó)家補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策就不可能盈利，更談及不上快速發(fā)展。

2.4 國(guó)家扶持政策及配套體系有待完善

為了促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展，盡管我國(guó)出臺(tái)了一些扶持政策，取得了良好效果，但是與風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)相比，產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系比較薄弱?，F(xiàn)有風(fēng)電項(xiàng)目的招標(biāo)機(jī)制、清潔能源的稅收激勵(lì)機(jī)制、減少碳排放的補(bǔ)貼機(jī)制等尚存在不完善或不到位，甚至缺失等問題，需要進(jìn)一步從政策及配套體系上予以規(guī)范和完善。

3 大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)引起的問題

3.1 無功/電壓?jiǎn)栴}

一般風(fēng)電機(jī)組及其送變電線路需要消耗一定的無功功率，無功功率需求量與風(fēng)電機(jī)組的類型及風(fēng)電功率的大小有關(guān)。風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)會(huì)引起鄰近的節(jié)點(diǎn)電壓變化。

3.2 暫態(tài)穩(wěn)定性問題

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件是所有發(fā)電機(jī)保持同步，但是對(duì)于有大量風(fēng)電的系統(tǒng)，因?yàn)榇罅啃T量的風(fēng)電機(jī)組代替了常規(guī)機(jī)組，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性也發(fā)生了一些變化。

3.3 頻率穩(wěn)定問題

大量風(fēng)電功率的波動(dòng)增加了系統(tǒng)調(diào)頻的難度，而系統(tǒng)頻率的變化又會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。各國(guó)風(fēng)電接入系統(tǒng)都要求風(fēng)電機(jī)組能夠在一定的頻率范圍內(nèi)正常運(yùn)行，頻率超過一定范圍后限制出力運(yùn)行或延遲一定時(shí)間后退出運(yùn)行，以維護(hù)系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

3.4電能質(zhì)量問題

風(fēng)電機(jī)組的一些固有特性，如風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)、葉片重力偏差以及偏航誤差和風(fēng)速的波動(dòng)等，會(huì)造成風(fēng)電場(chǎng)的電壓波動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)可察覺的閃變。

4 我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)策

4.1進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，不斷提高風(fēng)電產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)水平。建立研制大型風(fēng)電機(jī)組整機(jī)及關(guān)鍵零部件的產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟[4]，充分發(fā)揮高校、科研單位和企業(yè)各自的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。

4.2進(jìn)一步加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜地實(shí)行規(guī)模開發(fā)與分散開發(fā)相結(jié)合。為了促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的有序化、科學(xué)化和高效化，我國(guó)應(yīng)在全面總結(jié)近年風(fēng)電快速發(fā)展成就的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從國(guó)家層面、區(qū)域系統(tǒng)層面，做好風(fēng)電發(fā)展的綜合規(guī)劃。

4.3加強(qiáng)風(fēng)——光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)，這既可保證系統(tǒng)供電的可靠性，又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)，即在晴天可利用太陽光照發(fā)電，產(chǎn)生電能；陰雨天和夜晚可利用風(fēng)力發(fā)電，產(chǎn)生電能。

5 結(jié)論

風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)和利用，利于緩解能源危機(jī)和環(huán)境壓力，具有良好的發(fā)展前景。面對(duì)前所未有的機(jī)遇，我國(guó)應(yīng)在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，跟蹤世界前沿，不斷調(diào)整我國(guó)風(fēng)電發(fā)展策略，加大對(duì)風(fēng)電科技的研發(fā)投入力度與政策支持，促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電資源的有序開發(fā)和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。本文分析了近年來國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了風(fēng)電發(fā)展的問題和風(fēng)電接入電網(wǎng)帶來的無功/電壓、暫態(tài)穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電能質(zhì)量問題。最后對(duì)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展提出了建議。對(duì)于這些問題，仍需在現(xiàn)有的研究成果上進(jìn)一步尋求合理解決相關(guān)問題的措施，從而促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電的可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉羊旸，張辛欣.我國(guó)風(fēng)能資源詳查取得新進(jìn)展[J].中國(guó)能源報(bào)，2010-01-11.

[2]李俊峰，施鵬飛，高虎，等.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010[M].海南：海南出版社，2010.

[3]白建華，辛頌旭，等.中國(guó)風(fēng)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，2010，26（1）：14-17.

（作者單位：華北電力大學(xué)）