我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望

檀宗正

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我國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望

檀宗正

摘要：隨著化石能源的消耗和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題逐漸得到人們的重視，綠色可再生能源成為世界各國(guó)的主要研究方向，其中風(fēng)能以它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用和研究，但是風(fēng)力發(fā)電對(duì)比傳統(tǒng)的火力發(fā)電在我國(guó)還存在很多的問(wèn)題亟待解決。本文對(duì)比國(guó)內(nèi)外的風(fēng)力發(fā)電的研究和應(yīng)用，指出待解決的問(wèn)題和今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；能源結(jié)構(gòu)；風(fēng)電并網(wǎng)

一、引言

隨著科技發(fā)展社會(huì)進(jìn)步，能源問(wèn)題成為當(dāng)今世界最重要的問(wèn)題之一。為了保護(hù)自然環(huán)境，提高可持續(xù)性，綠色能源越來(lái)越多的被人們提到，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。據(jù)研究全球的風(fēng)能儲(chǔ)備十分豐富，其中可為人類利用的風(fēng)能就比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。

我國(guó)幅員遼闊，風(fēng)能資源非常豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)可供開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億kW，若能有效利用其中一部分風(fēng)能，都能大大緩解我國(guó)的資源壓力，改善能源分布情況。目前我國(guó)正大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，希望能夠大大改善我國(guó)的電能供應(yīng)情況。

眾所周知風(fēng)力發(fā)電是存在很大波動(dòng)性的，不可能像火力發(fā)電一樣能夠保證穩(wěn)定的輸出，這就造成在負(fù)荷需求的峰值不能有效的提供電能，相反在負(fù)荷的低谷處反而會(huì)提供較多的電能。要想有效利用風(fēng)電必須要解決并網(wǎng)問(wèn)題。比較歐美國(guó)家風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展情況，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電雖然近些年投入不菲，但仍處于起步階段。

二、能源結(jié)構(gòu)

就目前而言，我國(guó)主要的電能還是來(lái)自于煤電，據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年我國(guó)煤電約占總能源消費(fèi)的63%，對(duì)比歐美國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)主要以石油天然氣為主，美國(guó)天然氣發(fā)電量占總量的27%，英國(guó)甚至達(dá)到了60%，而北歐部分國(guó)家的水力發(fā)電量可占到90%。可見我國(guó)的能源機(jī)構(gòu)非常不合理，對(duì)于風(fēng)電的容納能力也會(huì)低于歐美國(guó)家，因?yàn)榫驼{(diào)峰能力來(lái)說(shuō)天然氣、水力發(fā)電都要強(qiáng)于火力發(fā)電。

雖然歐美等國(guó)的能源結(jié)構(gòu)要優(yōu)于我國(guó)，但是這些國(guó)家的風(fēng)力發(fā)電也出現(xiàn)過(guò)并網(wǎng)難的問(wèn)題，可見要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電無(wú)擾動(dòng)的并入電網(wǎng)運(yùn)行是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。

我國(guó)在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題上正做著積極的努力，降低煤電所占的比重，提高可再生能源的比重。

圖1　2015年我國(guó)能源結(jié)構(gòu)

如圖可見我國(guó)15年將煤電比重降低到了63%，提高可再生能源的比值達(dá)到12%。在“十二五”規(guī)劃中提出要在2015年達(dá)到非化石能源占一次能源消費(fèi)比重11.4%的目標(biāo)，而2015年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明已超額完成。進(jìn)而又在“十三五”規(guī)劃中希望將這個(gè)比重在2020年提高到15%。

三、 電能傳輸

風(fēng)電應(yīng)用最好的國(guó)家應(yīng)該是丹麥，2013年丹麥的風(fēng)電可以達(dá)到全國(guó)總電量的40%，這是一個(gè)非常高的數(shù)字。對(duì)比來(lái)看，丹麥的風(fēng)電站的規(guī)模遠(yuǎn)不及我國(guó)千萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)場(chǎng)，另外丹麥國(guó)土面積較小風(fēng)電可以就地消費(fèi)不用經(jīng)歷遠(yuǎn)距離傳輸，并且和相鄰的北歐電網(wǎng)有非常好的調(diào)度配合。我國(guó)雖然風(fēng)能資源十分豐富，但是主要集中在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、河北、江蘇等地區(qū)，而這些地區(qū)卻又不是主要的負(fù)荷消耗低，所以這些千萬(wàn)千瓦級(jí)規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電站發(fā)出的電能并不能很好的就地消化。

我國(guó)主要的能源消耗地區(qū)集中在“三華”也就是華中、華北、華東地區(qū)，圖中可以看到風(fēng)電要想輸送到這些地區(qū)需要通過(guò)幾百公里甚至幾千公里的距離。由于風(fēng)力強(qiáng)弱會(huì)造成風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致與之相連的電網(wǎng)內(nèi)的無(wú)功功率的大小和方向隨機(jī)變化，這會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全造成很大的隱患。

我國(guó)在這方面也正做著積極的努力，2013年底世界上首個(gè)多端柔性直流輸電工程——南方電網(wǎng)南澳±160千伏多端柔性直流輸電示范工程正式投運(yùn)。該工程為遠(yuǎn)距離大容量輸電、大規(guī)模間歇性清潔電源接入、構(gòu)建直流輸電網(wǎng)絡(luò)等提供了安全高效的解決方案。

另外隨著儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，或許不就得將來(lái)可以將風(fēng)電大規(guī)模的儲(chǔ)存，這樣就完美的解決了風(fēng)電波動(dòng)性大的問(wèn)題。

圖2　我國(guó)風(fēng)能電廠分布

四、 風(fēng)情預(yù)測(cè)

由于風(fēng)力發(fā)電的特殊性，風(fēng)力強(qiáng)時(shí)風(fēng)場(chǎng)會(huì)發(fā)出較多的電能，風(fēng)力強(qiáng)弱對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響非常大。所以必須對(duì)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力情況有所預(yù)計(jì)，才能保證調(diào)度中心可以根據(jù)風(fēng)情報(bào)告做出合理的調(diào)度計(jì)劃，但是我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)和人員導(dǎo)致當(dāng)前風(fēng)情預(yù)測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確率比較低，難以為調(diào)度中心提供可靠的參考資料。所以風(fēng)電難以配合大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，可能對(duì)電網(wǎng)造成較大的擾動(dòng)，往往不得不采取棄風(fēng)措施。

對(duì)比歐美國(guó)家的相關(guān)技術(shù)發(fā)展，以西班牙和丹麥為代表。他們較早就開展了風(fēng)電的功率預(yù)測(cè)工作，目前已能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電輸出功率的日前預(yù)測(cè)。其中西班牙甚至規(guī)定風(fēng)電出力預(yù)測(cè)誤差超過(guò)20%時(shí)將被罰款，這樣就保證各風(fēng)場(chǎng)能夠?yàn)檎{(diào)度中心提供較準(zhǔn)確的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)報(bào)告，為風(fēng)電的并網(wǎng)運(yùn)行提供了可行性。

五、 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的介紹了解到我國(guó)風(fēng)電發(fā)展面臨的問(wèn)題，隨著我國(guó)在風(fēng)電的投入逐漸加大，在這些問(wèn)題上也取得了一定的進(jìn)展，但是還有很長(zhǎng)的路要走。相信風(fēng)電在不久的未來(lái)能夠成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中重要的一環(huán)。(作者單位：嘉興學(xué)院南湖學(xué)院)

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作者簡(jiǎn)介：檀宗正(1990-)，男，安徽東至人，工學(xué)碩士，助教，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。