甘肅新能源發(fā)電的困境及展望

王晨華，高國(guó)飛，王新友

(1.中國(guó)電建集團(tuán) 西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西 西安 710065；2.甘肅大唐新能源有限公司，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅廣播電視大學(xué) 理工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

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甘肅新能源發(fā)電的困境及展望

王晨華1，高國(guó)飛2，王新友3

(1.中國(guó)電建集團(tuán) 西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西 西安 710065；2.甘肅大唐新能源有限公司，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅廣播電視大學(xué) 理工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

甘肅河西地區(qū)有著豐富、優(yōu)質(zhì)的風(fēng)能和太陽能資源，地域廣闊，地形開闊平坦，多為戈壁、荒漠等未利用土地，建設(shè)條件優(yōu)越，建造成本低，具有發(fā)展風(fēng)電、太陽能發(fā)電得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近年經(jīng)過快速發(fā)展，甘肅新能源發(fā)電的裝機(jī)容量已居全國(guó)前列，而其利用小時(shí)數(shù)卻居全國(guó)最后，棄風(fēng)率、棄光率在全國(guó)最高，造成資源優(yōu)勢(shì)并未帶來其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。分析存在這些現(xiàn)象的原因，提出了破解甘肅新能源目前困境的破解途徑，同時(shí)對(duì)甘肅新能源發(fā)展進(jìn)行展望。

新能源；現(xiàn)狀；困境；展望

1 引言

能源是人們生產(chǎn)和生活所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源利用和環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)今世界面臨的兩大主題，開發(fā)對(duì)環(huán)境無污染的新能源技術(shù)是能源發(fā)展的主要方向，風(fēng)能和太陽能資源的利用是當(dāng)今新能源技術(shù)發(fā)展的主流方向，風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能資源的主要利用形式，太陽能資源的利用主要有太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電技術(shù)。減少煤炭、石油等化石燃料的使用量，用清潔的新能源逐漸替代傳統(tǒng)的化石能源已是人們的共識(shí)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家煤炭的使用率不超過20%，我國(guó)卻接近70%[1]。為了減輕能源發(fā)展和利用過程中對(duì)環(huán)境的影響，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)在我國(guó)得到了快速發(fā)展。

甘肅省風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量為2.37億kW，總儲(chǔ)量居全國(guó)第五位，風(fēng)電總規(guī)劃裝機(jī)容量6324.76萬kW，風(fēng)能資源豐富區(qū)主要集中在酒泉、白銀、慶陽三地及省內(nèi)部分山口地區(qū)，河西的瓜州素有“世界風(fēng)庫”之稱，可利用和季節(jié)可利用區(qū)的面積為17.66萬km2。甘肅的太陽能資源是中國(guó)太陽能最為豐富的三個(gè)區(qū)域之一，各地年太陽總輻射值大約為4800～6400MJ/m3。光資源豐富區(qū)主要集中在河西西部、甘南西南部。甘肅河西地區(qū)不但風(fēng)能資源和太陽能資源豐富，而且區(qū)域大部分地區(qū)屬于荒漠、戈壁等未利用土地，特別適合大規(guī)模風(fēng)電、太陽能等新能源發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)展。

2 電源建設(shè)成果

隨著國(guó)家減排壓力增加，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)需求日益強(qiáng)烈，新能源發(fā)電項(xiàng)目是國(guó)家電源建設(shè)鼓勵(lì)和重點(diǎn)發(fā)展的方向，地方各級(jí)政府把開發(fā)和節(jié)約使用自然資源，改進(jìn)資源利用方式，調(diào)整資源結(jié)構(gòu)配置，提高資源利用率，作為改善生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的有效途徑。甘肅由于具備優(yōu)質(zhì)的風(fēng)能和太陽能資源，新能源電源項(xiàng)目得到了較快發(fā)展。

根據(jù)國(guó)家能源局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2015年底，全國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量12934萬kW，甘肅風(fēng)電裝機(jī)容量1252萬kW，占全國(guó)裝機(jī)容量的9.7%，次于內(nèi)蒙古和新疆，居全國(guó)第三位[2]。

截至2015年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量4318萬kW，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。其中甘肅裝機(jī)達(dá)610萬kW，占全國(guó)的14.1%，位居全國(guó)第一[3]。

3 電源運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)家能源局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[2]，甘肅風(fēng)電2015年全年利用小時(shí)數(shù)只有1184h，全國(guó)最低，是全國(guó)平均值1728h的68.5%。2015年全國(guó)風(fēng)電限電較為嚴(yán)重的地區(qū)當(dāng)中，甘肅棄風(fēng)率39%，新疆棄風(fēng)率32%，吉林棄風(fēng)率32%，內(nèi)蒙古棄風(fēng)率18%，甘肅風(fēng)電棄風(fēng)率全國(guó)最高。停用的風(fēng)電設(shè)備所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過160億元[1]。

2015年全國(guó)光伏發(fā)電全年平均利用小時(shí)數(shù)為1133h，甘肅全年平均利用小時(shí)數(shù)為1061h，低于全國(guó)平均水平，棄光率高達(dá)31%[3]，居全國(guó)第一位。

風(fēng)能、太陽能是清潔可再生的能源，開發(fā)符合國(guó)家環(huán)保、節(jié)能政策，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的建設(shè)有效減少了常規(guī)能源尤其是煤炭資源的消耗，保護(hù)和改善了生態(tài)環(huán)境，為營(yíng)造秀美山川作出了積極貢獻(xiàn)。甘肅雖然有著豐富的風(fēng)能和太陽能資源，風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)在全國(guó)占有較大比重，但甘肅新能源發(fā)電項(xiàng)目的快速發(fā)展與區(qū)域消納能力有限之間卻存在較為突出的矛盾，加上所發(fā)電能向外輸送受限，造成目前棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象十分嚴(yán)重，清潔優(yōu)質(zhì)的資源優(yōu)勢(shì)并沒有給當(dāng)?shù)貛砻黠@的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

4 電源地域分布

目前甘肅風(fēng)電開發(fā)方式主要有大基地集中開發(fā)和分散式連續(xù)開發(fā)，大基地開發(fā)主要集中在酒泉地區(qū)，其它地區(qū)主要以分片連續(xù)開發(fā)為主。河西地區(qū)戈壁荒灘風(fēng)能、太陽能資源十分豐富，且交通便利，建設(shè)成本低，特別適合于風(fēng)電、光伏整裝集中式開發(fā)，僅酒泉就占到全省風(fēng)電規(guī)劃容量的56%，因此甘肅形成了以建設(shè)酒泉風(fēng)電基地為中心的新能源發(fā)展特點(diǎn)。

酒泉風(fēng)電從1995年開始起步發(fā)展，到2006年年初甘肅省提出“建設(shè)河西風(fēng)電走廊，打造西部陸上三峽”的發(fā)展目標(biāo)。2008年4月，我國(guó)第一個(gè)大型風(fēng)電示范基地——規(guī)劃裝機(jī)容量1271萬kW的酒泉千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地，通過了國(guó)家發(fā)改委的批準(zhǔn)。同時(shí)獲得批準(zhǔn)的基地一期380萬kW工程，已于2010年底全部建成發(fā)電；基地二期工程規(guī)劃總規(guī)模800萬kW，分兩批建設(shè)，基地二期工程首批300萬kW項(xiàng)目于2012年10月獲國(guó)家發(fā)展改革委核準(zhǔn)，目前已全部并網(wǎng)，基地二期工程第二批500萬kW項(xiàng)目2015年6月通過國(guó)家能源局批復(fù)。 截至2015年底，酒泉風(fēng)電基地累計(jì)獲得1180萬kW國(guó)家批復(fù)的建設(shè)計(jì)劃。

截至2015年底，甘肅全省風(fēng)電、光伏裝機(jī)分別為1252萬kW、610萬kW，僅酒泉地區(qū)風(fēng)電、光伏裝機(jī)分別為925萬kW和185萬kW，兩者合計(jì)裝機(jī)為1110萬kW，占全省裝機(jī)的59.6%。

5 區(qū)域電網(wǎng)現(xiàn)狀

電能以電磁波的形式傳播，迄今仍未能經(jīng)濟(jì)、高效地解決電能的儲(chǔ)存問題，發(fā)電和用電幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，電能的生產(chǎn)、傳輸及消費(fèi)三者之間始終處于動(dòng)態(tài)平衡之中，用電量決定著電能的生產(chǎn)量，生產(chǎn)量又隨著用電量的變化而變化。電能用戶按其傳輸距離通?？煞譃殡娫此趨^(qū)域內(nèi)的用戶和區(qū)域外用戶，區(qū)域內(nèi)電源的發(fā)電量一部分是區(qū)域內(nèi)部用戶消納，這種就地消納是最佳的發(fā)電、輸電和用電方式，也是電網(wǎng)企業(yè)最愿意接受的調(diào)度方式；另一部分是將區(qū)域富余發(fā)電量通過電網(wǎng)輸送到區(qū)域外電能緊缺地區(qū)的用戶消納，使發(fā)電量在供需兩側(cè)保持實(shí)時(shí)平衡。向區(qū)域外輸送電量的多少，一方面受其用戶用電量的限制，另一方面也受到用戶和電源之間電網(wǎng)輸送能力的制約，若區(qū)域外用戶有用電需求而電網(wǎng)沒有更多的輸送能力，電源所發(fā)電能也無法滿足用戶的用電需求；同時(shí)，區(qū)域外用戶有用電需求，電網(wǎng)也有輸送能力，但電源或發(fā)電量不足也無法滿足用戶的用電需求。因此，發(fā)電、輸電、配電、用電是瞬時(shí)完成，電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)必須保證實(shí)時(shí)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，發(fā)電量應(yīng)時(shí)刻和用電量保持一致[4]。

甘肅電網(wǎng)處于西北電網(wǎng)的中心位置，是西北電網(wǎng)的主要組成部分，目前最高電壓等級(jí)為750kV，主網(wǎng)電壓等級(jí)為750kV、330kV。750kV線路在酒泉地區(qū)有兩條送出通道，一條是酒泉至金昌的線路，目前向外輸送容量調(diào)度控制在400萬kW，玉門、嘉峪關(guān)地區(qū)風(fēng)電、光伏主要通過這條線路外送；另一條是敦煌至青海的線路，目前向外輸送容量電網(wǎng)控制在100萬kW，瓜州、敦煌地區(qū)風(fēng)電及光伏主要通過這條線路外送。兩個(gè)通道實(shí)際調(diào)度運(yùn)行中最大輸送容量500萬kW。

僅僅考慮新能源電源，未考慮區(qū)域小水電、火電等電源情況下，根據(jù)兩條750kV通道輸電能力和甘肅電網(wǎng)消納能力，目前750kV雙回線仍無法解決酒泉地區(qū)風(fēng)電、光伏的送出通道受限問題。隨著風(fēng)電、光伏的快速發(fā)展，甘肅省內(nèi)的電網(wǎng)輸配能力不足的問題日益顯現(xiàn)，特別是酒泉處在甘肅電網(wǎng)末端，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，輸電問題更加突出，目前風(fēng)電、光伏裝機(jī)已超過電網(wǎng)接受能力，棄風(fēng)、棄光限電現(xiàn)象嚴(yán)重，形勢(shì)不容樂觀，極大地制約了風(fēng)電、光伏的快速發(fā)展。

6 區(qū)域消納能力

甘肅用電大戶主要是石化等高耗能企業(yè)，從2015年下半年開始，隨著經(jīng)濟(jì)下滑及節(jié)能減排壓力的加大，這些高耗能企業(yè)的產(chǎn)能隨之降低，用電量也隨之減少。截至2015年6月底甘肅全省發(fā)電裝機(jī)容量4370萬kW，根據(jù)甘肅調(diào)峰容量平衡及電量消納分析，2016年甘肅用電負(fù)荷不足2000萬kW，富余電能適時(shí)依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心負(fù)荷要求向甘肅省外輸出。甘肅周邊的陜西、寧夏主要以火電為主，青海以水電為主，理論上通過調(diào)峰、系統(tǒng)缺電量時(shí)也可消納一部分甘肅風(fēng)電、光伏電量，但實(shí)際消納意愿不強(qiáng)。若甘肅省外沒有對(duì)甘肅電能的需求，風(fēng)電、光伏電場(chǎng)只能降負(fù)荷運(yùn)行或停機(jī)。

酒泉地區(qū)新能源電源集中，占甘肅省新能源電源近60%，區(qū)域內(nèi)電力用戶較少，最大的用電企業(yè)酒鋼也有自己的自備電廠，區(qū)域消納能力有限，區(qū)域新能源電源所發(fā)電能主要依賴向外輸出。

目前送出受限的風(fēng)電主要是酒泉風(fēng)電基地一期工程項(xiàng)目，二期工程大部分項(xiàng)目正在建設(shè)中,為了不讓“一期工程現(xiàn)象”在二期工程再度重演,國(guó)家發(fā)改委已經(jīng)批復(fù)通過在建的酒泉至湖南±800kV特高壓直流輸電工程，將基地二期工程新能源電源的發(fā)電量送到湖南,再向周邊湖北、江西等省份輸電。但隨著煤炭?jī)r(jià)格的不斷下滑，華中地區(qū)最近幾年核準(zhǔn)了大量火電項(xiàng)目，2015年，湖北核準(zhǔn)煤電項(xiàng)目裝機(jī)總量達(dá)到798萬千瓦，湖北、江西兩省核準(zhǔn)的煤電項(xiàng)目就超過了整個(gè)酒泉地區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)總量[1]。湖南在水電大發(fā)的時(shí)候, 首先要保證水電不能棄水，不能為了外省的清潔能源把自己的清潔能源犧牲掉；湖北前幾年是缺電的省份，用電量很大，如今不僅有酒泉專門的輸電線路向湖南送電，還有從內(nèi)蒙古運(yùn)來的煤炭，相比之下選擇火電不僅可解決缺電問題，而且可在當(dāng)?shù)亟◤S拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)和就業(yè)。發(fā)展新能源, 逐漸用新能源替代煤炭是國(guó)家的發(fā)展理念，但落實(shí)到地方卻變成了加快火電廠的建設(shè)。之所以出現(xiàn)如此資源配置現(xiàn)狀，其實(shí)就是各行政區(qū)域只顧各自自身利益,這是一個(gè)利益協(xié)調(diào)的問題[1]。

7 展望

酒泉地區(qū)風(fēng)電、光伏在甘肅電網(wǎng)消納能力有限，區(qū)域電能對(duì)向甘肅電網(wǎng)外的電網(wǎng)輸送電能的依賴性較強(qiáng)。但是向外送電一方面受局域電網(wǎng)輸送能力的限制，另一方面也受到局域電網(wǎng)外用電負(fù)荷減少的制約，使甘肅新能源電源的現(xiàn)狀不容樂觀。

由于風(fēng)電天生具有不穩(wěn)定性和隨機(jī)性，大規(guī)模風(fēng)電需要有相應(yīng)規(guī)模的火電來平衡電網(wǎng)運(yùn)行，或通過抽水蓄能電站調(diào)節(jié)風(fēng)電出力。酒泉當(dāng)?shù)厝鄙倜禾抠Y源，抽水蓄能電站的規(guī)劃建設(shè)也嚴(yán)重滯后，酒泉風(fēng)電基地大規(guī)模外送電能缺少有力支撐。因此造成甘肅省現(xiàn)有風(fēng)電、光伏利用小時(shí)數(shù)偏低，省內(nèi)無法消納，需借助外送通道消納，但是根據(jù)《甘肅省風(fēng)能資源開發(fā)規(guī)劃研究報(bào)告》，“十三五”期間新增風(fēng)電裝機(jī)1830萬kW，至2020年末全省風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到3137萬kW。盡管甘肅風(fēng)電、光伏發(fā)展與消納之間的矛盾日益突出，棄風(fēng)、棄光限電現(xiàn)象嚴(yán)重，新能源發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻，但隨著國(guó)家減排壓力增加，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)需求日益強(qiáng)烈，新能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)依然是國(guó)家 “十三五”期間的重點(diǎn)布局，為了能讓甘肅風(fēng)電、光伏的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)甘肅電網(wǎng)主網(wǎng)架，提高省內(nèi)電網(wǎng)輸送能力，全力推進(jìn)外送通道建設(shè)，加快推進(jìn)河西地區(qū)抽水蓄能電站的研究及建設(shè)進(jìn)度，提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，因地制宜開展供暖、提水灌溉等風(fēng)電、光伏的綜合利用。

目前在建的酒泉至湖南±800kV特高壓直流輸電工程，計(jì)劃于2017年建成投運(yùn)，設(shè)計(jì)配套輸送風(fēng)電700萬kW、光電280萬kW，其中包括2015年6月國(guó)家能源局批復(fù)的酒泉風(fēng)電基地二期第二批新建500萬kW項(xiàng)目，以及新建光伏發(fā)電項(xiàng)目130萬kW。若期間再?zèng)]有大量新能源電源項(xiàng)目并網(wǎng)，加上已建1110萬kW新能源項(xiàng)目，酒泉地區(qū)新能源電源項(xiàng)目將達(dá)到1740萬kW；已經(jīng)投運(yùn)的兩條750kV線路輸送500萬kW，±800kV特高壓直流輸送980萬kW，輸送能力將達(dá)到1480萬kW。因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)、光伏電站存在地理空間的差異性，所有的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站并不是同時(shí)按額定功率運(yùn)行，風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站覆蓋范圍越大，同時(shí)達(dá)到額定功率運(yùn)行的概率越低，酒泉地區(qū)新能源電源配套的送出工程按照額定功率60%的輸送能力建設(shè)就可以基本保證全部上網(wǎng)[4]。屆時(shí)，區(qū)域消納能力得到進(jìn)一步提高，北電南送變成現(xiàn)實(shí)，甘肅新能源將會(huì)迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

[1]新華網(wǎng).甘肅千億風(fēng)電基地停擺[EB/OL]. (2016-04-06)[2016-06-06].http://news.xinhuanet.com/fortune/2016-04/06/c_128868410.htm.

[2]國(guó)家能源局.2015年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況[EB/OL]. (2016-02-02)[2016-06-06].http://www.nea.gov.cn/2016-02/02/c_135066586.htm.

[3]國(guó)家能源局.2015年光伏發(fā)電相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[EB/OL]. (2016-02-05)[2016-06-06].http://www.nea.gov.cn/2016-02/05/c_135076636.htm.

[4] 秦海巖.甘肅棄風(fēng)限電的前世今生[EB/OL]. (2016-04-12)[2016-06-06].http://news.bjx.com.cn/html/20160412/724252.shtml.

[責(zé)任編輯 龔 勛]

2016-06-17

甘肅廣播電視大學(xué)重點(diǎn)科研項(xiàng)目“酒泉地區(qū)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)”(2014-ZD-01)。

王晨華(1973-)，男，甘肅靜寧人，工程師，理學(xué)碩士，主要從事新能源電力開發(fā)、建設(shè)、生產(chǎn)管理和研究。

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