三北地區(qū)棄風(fēng)限電現(xiàn)狀及出路探索

摘 要：文章針對(duì)三北地區(qū)的風(fēng)電現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并結(jié)合三北電網(wǎng)的實(shí)際情況分析了當(dāng)前三北電網(wǎng)棄風(fēng)消納存在的問(wèn)題，指出風(fēng)電發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)不匹配、風(fēng)電發(fā)展與電網(wǎng)建設(shè)速度不同步、系統(tǒng)面臨的調(diào)峰壓力大和風(fēng)電并網(wǎng)的相關(guān)政策法規(guī)不完善是三北電網(wǎng)棄風(fēng)消納存在的主要問(wèn)題，最后在分析的基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：棄風(fēng)電力；棄風(fēng)消納；三北電網(wǎng)；系統(tǒng)調(diào)峰；電網(wǎng)建設(shè)

作為一種清潔能源，風(fēng)能的儲(chǔ)量很大。風(fēng)力發(fā)電時(shí)，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有能源造成任何消耗。另外，它在大氣和土壤中不排放任何污染物質(zhì)，所以我國(guó)大力支持風(fēng)力發(fā)電，然而風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性，讓風(fēng)力發(fā)電出現(xiàn)了反調(diào)峰，當(dāng)風(fēng)電整體并網(wǎng)后，風(fēng)電反調(diào)峰性產(chǎn)生對(duì)調(diào)峰能力的巨大需求。所以，當(dāng)風(fēng)電全面并網(wǎng)時(shí)，風(fēng)電無(wú)法與大部分電網(wǎng)的要求的調(diào)峰匹配，造成風(fēng)電消納性能下降，因此各地產(chǎn)生了棄風(fēng)限電狀況。

1 三北地區(qū)棄風(fēng)限電現(xiàn)狀

三北地區(qū)的風(fēng)能比我國(guó)大部分地區(qū)都要豐富，專(zhuān)家測(cè)算三北地區(qū)電網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)至2016年會(huì)達(dá)到2600萬(wàn)千瓦，三北地區(qū)風(fēng)電裝機(jī)占全國(guó)20%。但是，三北電網(wǎng)風(fēng)電消納性能到2016年仍然不到1800萬(wàn)千瓦，因此依靠自身電網(wǎng)，三北電網(wǎng)無(wú)法消化所有將要開(kāi)發(fā)的風(fēng)電。這讓消納風(fēng)電在三北地區(qū)變得極為困難，歸其原因，一是由于集中的三北風(fēng)資源規(guī)模占全國(guó)很大比例，另外由于風(fēng)資源離中心載荷較遠(yuǎn)，風(fēng)能的需求量沒(méi)有形成市場(chǎng)，這讓風(fēng)電消納在三北地區(qū)變得十分棘手；二是由于隨機(jī)性和間隙性是風(fēng)力發(fā)電的兩大特點(diǎn)，因此并網(wǎng)風(fēng)電消納，要配合配套電網(wǎng)調(diào)峰建設(shè)，以便系統(tǒng)性電網(wǎng)調(diào)峰大部分一致。然而，由于人們往往使用火電供應(yīng)，三北地區(qū)的調(diào)峰能力中火電能力比較差，所以棄風(fēng)消納問(wèn)題在三北地區(qū)常常阻礙三北地區(qū)風(fēng)電方面的發(fā)展。

2 三北地區(qū)棄風(fēng)限電存在的問(wèn)題

三北地區(qū)擁有大量煤炭能源，造成了煤電在三北地區(qū)是主要電力。煤炭總裝機(jī)發(fā)電量中，2014年供熱機(jī)組裝機(jī)量中調(diào)峰不足的在三北地區(qū)將達(dá)到20%。此外，三北地區(qū)水電裝機(jī)中調(diào)節(jié)性水電機(jī)組所占比重很小，因此三北地區(qū)的電力結(jié)構(gòu)，直接導(dǎo)致了三北地區(qū)系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)峰性能不足。但是，由于風(fēng)電發(fā)展逐漸規(guī)模化，帶給調(diào)峰體系很大壓力，另外，其反風(fēng)電調(diào)峰特性造成電網(wǎng)調(diào)峰的難度增加。

2.1 不配套的電網(wǎng)建設(shè)和風(fēng)電發(fā)展

電網(wǎng)建設(shè)與三北地區(qū)風(fēng)電發(fā)展不匹配直接造成了棄風(fēng)的消納問(wèn)題突出，由于三北電力發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)的沒(méi)有規(guī)劃，造成風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)并沒(méi)有形成完整統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃，風(fēng)電發(fā)展的配套輸變電工程沒(méi)有及時(shí)納入統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃，使得風(fēng)電送出工程施工順序很難妥善安排，系統(tǒng)的工程建設(shè)更是難以保證。風(fēng)電發(fā)展只重視建設(shè)，消納方向不明確，造成風(fēng)電難以接入整體電網(wǎng)在建設(shè)初期問(wèn)題嚴(yán)峻，即便接入之后，又因?yàn)榕涮坠こ探ㄔO(shè)不到位，使得風(fēng)電發(fā)展后，三北地區(qū)目前的風(fēng)電裝機(jī)比重超過(guò)已超過(guò)20%，但是受本地市場(chǎng)消納能力、區(qū)域性調(diào)峰能力受限、遠(yuǎn)距離電力輸出建設(shè)較差等制約，產(chǎn)生大量棄風(fēng)，其消納問(wèn)題比較棘手。

2.2 受到限制的風(fēng)電當(dāng)?shù)叵{范圍

如今，風(fēng)電消納在三北地區(qū)主要分布在省內(nèi)，然而電網(wǎng)的火電裝機(jī)在三北地區(qū)過(guò)多，另外風(fēng)電裝機(jī)容量大范圍地過(guò)快增長(zhǎng)、輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨區(qū)建造滯后等問(wèn)題，且負(fù)荷量大，沒(méi)有電力消耗能力，加上輸送往三北地區(qū)周?chē)碾娏鐓^(qū)輸電能力不足的問(wèn)題嚴(yán)峻，以及風(fēng)電裝機(jī)容量大規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)滯后跨區(qū)輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)等原因，造成沒(méi)有足夠的電力將跨區(qū)風(fēng)電往外省輸送輸送通道。

2.3 風(fēng)電發(fā)展與電網(wǎng)建設(shè)速度不同步

如今，由于初審工作流程在三北地區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目中較短，另外，建設(shè)時(shí)間也比較短，造成風(fēng)電大范圍短時(shí)間內(nèi)共同增加，然而它相應(yīng)的與電網(wǎng)相匹配的項(xiàng)目前期流程中審批時(shí)間比較長(zhǎng)、流程復(fù)雜，建設(shè)周期長(zhǎng)的問(wèn)題也長(zhǎng)期存在，令風(fēng)電發(fā)展不能和電網(wǎng)建設(shè)的速度同步，加上違規(guī)分拆風(fēng)電項(xiàng)目申請(qǐng)的問(wèn)題在部分公司長(zhǎng)期存在，風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目集中建設(shè)，使得局部風(fēng)電接入集中，一些風(fēng)電項(xiàng)目也不同程度地存在提前啟動(dòng)的現(xiàn)象。這些因素相互交叉，造成大量的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)完成后無(wú)法完全并入國(guó)家電網(wǎng)，這讓使三北地方棄風(fēng)電量增加。

3 三北地區(qū)棄風(fēng)限電的應(yīng)對(duì)措施

三北地區(qū)的“棄風(fēng)”限電現(xiàn)象十分普遍，文章針對(duì)三北地區(qū)“棄風(fēng)”限電現(xiàn)象提出相應(yīng)對(duì)策。為提高低效火電廠（機(jī)組）的積極性，節(jié)能發(fā)電調(diào)度電價(jià)不應(yīng)低于發(fā)電企業(yè)的發(fā)電邊際收益。煤耗、煤價(jià)的變化對(duì)火電廠收益的影響都要遠(yuǎn)大于節(jié)能調(diào)度電價(jià)、電量的變化。因此在節(jié)能發(fā)電調(diào)度過(guò)程中，火電廠仍應(yīng)通過(guò)提高負(fù)荷率等手段以降低煤耗水平。低效機(jī)組因節(jié)能發(fā)電調(diào)度而損失了環(huán)保電價(jià)對(duì)其環(huán)保設(shè)施固定成本的補(bǔ)償、增加了啟停損失等變動(dòng)成本。這些損失在當(dāng)前的節(jié)能發(fā)電調(diào)度方案中并沒(méi)有明確補(bǔ)償。建議政府有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步完善節(jié)能發(fā)電調(diào)度電價(jià)定價(jià)機(jī)制及經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償辦法。通過(guò)調(diào)停臨界時(shí)間計(jì)算、低負(fù)荷全廠負(fù)荷優(yōu)化分配等措施的實(shí)施，可提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，對(duì)同類(lèi)型機(jī)組也具有積極的指導(dǎo)意義。

3.1 加強(qiáng)跨區(qū)輸送電設(shè)備建設(shè)

與臨近的東部地區(qū)的其他省份的風(fēng)能資源相比，三北地區(qū)的風(fēng)電更加集中、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，三北地區(qū)因而將棄風(fēng)外送，這是解決三北地區(qū)棄風(fēng)消納問(wèn)題的重要手段。三北地區(qū)可以將風(fēng)電大范圍地輸送至區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)甚至其他區(qū)域電網(wǎng)，然后再進(jìn)行消納。建議強(qiáng)化電力跨區(qū)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，加大建設(shè)跨區(qū)輸送電設(shè)備，集中建設(shè)距離遠(yuǎn)、容量大和損耗低的特高壓工程，促進(jìn)“風(fēng)火聯(lián)合”的外送模式，使風(fēng)電跨區(qū)往外省輸送。

3.2 加強(qiáng)電網(wǎng)發(fā)展統(tǒng)籌規(guī)劃

三北地區(qū)應(yīng)統(tǒng)籌電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，使得風(fēng)電發(fā)展與電網(wǎng)建設(shè)速度一致，另外，需要在三北地區(qū)更好地進(jìn)行電力發(fā)展建設(shè)和規(guī)劃，使風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)在三北地區(qū)的規(guī)劃更加完整統(tǒng)一，三北地區(qū)需要及時(shí)統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃風(fēng)電發(fā)展的配套輸變電工程，建設(shè)風(fēng)電調(diào)度規(guī)劃，促進(jìn)監(jiān)管，不斷完善收購(gòu)制度中的風(fēng)電保障性，落實(shí)和細(xì)化各地風(fēng)電監(jiān)管措施和調(diào)度規(guī)范。

3.3 調(diào)整三北地區(qū)電力結(jié)構(gòu)

風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)使得運(yùn)營(yíng)成本加大，促進(jìn)配套政策地完善，繼續(xù)挖掘火電裝機(jī)調(diào)峰能力中可進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)峰的部分，以此促進(jìn)三北全面電網(wǎng)調(diào)峰的常規(guī)火電調(diào)峰能力，減少棄風(fēng)限電的次數(shù)?；痣姀S可根據(jù)調(diào)度提供的發(fā)電計(jì)劃、節(jié)能發(fā)電調(diào)度發(fā)電量計(jì)劃，根據(jù)上述模型的計(jì)算結(jié)果，來(lái)選擇是否進(jìn)行機(jī)組調(diào)停和調(diào)停機(jī)組數(shù)量，并與調(diào)度進(jìn)行溝通。只要機(jī)組的調(diào)峰運(yùn)行時(shí)間大于臨界時(shí)間，就應(yīng)將機(jī)組停運(yùn)，并將其負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他機(jī)組上，以提高負(fù)荷率。為了減少機(jī)組啟停損失，一方面應(yīng)盡可能縮短機(jī)組啟停時(shí)間，另外也應(yīng)盡可能減少啟停過(guò)程中的油耗、電耗。常規(guī)負(fù)荷優(yōu)化分配是指根據(jù)總負(fù)荷指令，合理分配各臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷，保證各臺(tái)機(jī)組運(yùn)行在允許的負(fù)荷范圍內(nèi)，并使得各機(jī)組的總耗煤量最小。如果純考慮基于煤耗量最小進(jìn)行負(fù)荷分配，有些機(jī)組分配的負(fù)荷會(huì)低于脫硝系統(tǒng)的最低投運(yùn)負(fù)荷，從而導(dǎo)致脫硝加價(jià)收益的損失。如果為了保證機(jī)組能投入脫硝，則其煤耗量又不是最優(yōu)。因此需要比較脫硝加價(jià)收益和最佳煤耗量與脫硝煤耗量差值損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

如今，因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)峰能力的缺失，在供熱期，系統(tǒng)負(fù)荷低谷階段在三北地區(qū)不斷出現(xiàn)限制風(fēng)力發(fā)電輸出情況。長(zhǎng)久來(lái)看，三北地區(qū)風(fēng)資源越高，用電負(fù)荷越低。另外，由于冬季供暖需要，電力結(jié)構(gòu)在三北地區(qū)不斷調(diào)整，造成電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰在三北地區(qū)壓力逐漸加大。針對(duì)三北地區(qū)風(fēng)電資源開(kāi)發(fā)利用中存在的風(fēng)電開(kāi)發(fā)利用水平低、棄風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重、風(fēng)電投資項(xiàng)目收益水平低等突出問(wèn)題，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)， 風(fēng)電開(kāi)發(fā)規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃不協(xié)調(diào)、本地消納能力有限、調(diào)峰能力和外送能力不足是導(dǎo)致上述問(wèn)題的主要原因。對(duì)此，提出了以建立完善的政府統(tǒng)籌規(guī)劃?rùn)C(jī)制為核心，以調(diào)動(dòng)各發(fā)電用電企業(yè)積極性為載體，以就地消納為目標(biāo)，輔以風(fēng)電外送的政策建議，為政府和風(fēng)電資源開(kāi)發(fā)利用企業(yè)提供了決策參考。

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作者簡(jiǎn)介：張海明（1977-），男，河北張家口人，大唐內(nèi)蒙古鄂爾多斯硅鋁科技有限公司，工程師，本科學(xué)歷，研究方向：發(fā)電廠設(shè)備運(yùn)行。