國外風電并網相關政策法規和管理
①國外風電發達國家都制定了嚴格的并網導則且強制執行。并網導則明確規定了風電場應具備的有功/無功功率調節能力、低電壓穿越能力等性能指標。德國針對大規模風電并網制定了一系列的技術標準和規范,其要求高于國際電工委員會(IEC)的標準,對各種并網技術指標做出了明確規定,并通過《可再生能源法》等法律法規保障執行。國際上趨于通過技術進步和制定強制性標準,使風電達到或接近常規電源性能。
②風電收購政策根據風電發展的不同階段不斷調整。德國1991年頒布的《電力入網法》強制要求公用電力公司收購可再生能源電力,促進了風電產業的發展。但1998年后德國電力行業市場化,銷售電價整體下降,為了緩解發電企業和輸配電企業面臨的壓力,2000年4月德國出臺了《可再生能源法》(EEG2000),核心政策調整為可再生能源強制入網,采用固定電價優先購買,并建立了可再生能源電力成本全網分攤制度。2009年1月,針對風電在電源結構中的比例不斷提高、對電網安全穩定運行影響日漸突出等問題,又頒布了可再生能源法修正案(EEG2009),對部分情況下風電可不優先收購進行了規定,收購政策從全額無條件收購變為優先但有條件收購[7,11]。
③國外風電運行管理水平較高。一是廣泛開展了風電功率預測工作,如德國、丹麥、西班牙等國都實現了風電輸出功率的日前預測,為電網的安全穩定和電力市場運營創造了條件。西班牙規定風電出力預測誤差超過20%時將被罰款,2006年,西班牙絕大多數風電場發電量都銷售給了電網企業,只有不到5%的風電由于預測誤差超過20%,發電企業不愿交罰金而采取了棄風措施。二是對風電場進行有效調控,如西班牙成立可再生能源電力控制中心(CECRE),對風電場進行有效監控和有序調控,以提高風電機組接入后電網的安全穩定水平[8]。
我國風電發展存在的主要問題
截至2010年底,我國風電并網容量達到2956×104kW,“十一五”期間年均增速接近100%。風電在持續快速發展中已逐步暴露出一些問題[12,13],主要表現在:
①風電開發缺乏統一規劃,配套電網建設難度較大。一方面,各地方政府在編制風電開發規劃時,主要依照當地風能資源情況確定風電的開發規模和建設時序,導致地方規劃風電裝機規模普遍大于國家規劃。另一方面,風電投資者熱情很高,風電開發存在無序現象,風電項目拆批現象比較普遍,建設布局和規模隨意性較大,加上電網項目核準和建設周期遠長于風電場的建設周期,難以實現風電與電網統籌規劃和協調發展,風電項目的建設速度超前于電網建設項目的問題較為突出。
②隨著風電的大規模快速發展,系統面臨的調峰能力不足問題日益嚴重。我國電源結構以火電為主,至2009年底,煤電裝機占全國發電總裝機的74%,而在煤電裝機中,供熱機組又占了20%以上。在我國風能資源豐富的“三北”地區,供熱機組占火電裝機的比重更大(如2009年吉林達74%、蒙西達57%)。受電源結構的制約,長期以來我國電力系統調峰能力不足,夏季豐水期棄水、供熱期采用機組啟停調峰等現象一直存在。隨著風電的大規模發展,尤其是風電的反調峰特性明顯增加了電網調峰的難度。由于調峰容量不足,2009年吉林、蒙西、蒙東等電網都出現了負荷低谷時段棄風的情況。
③電網建設滯后于電源建設,尤其是跨大區電網的互聯規模不足,不利于風電在更大范圍內消納。長期以來,我國電力發展以分省分區的區內平衡為主,省區間的電網互聯規模有限,互相調節的能力不足。由于我國風能資源的分布特點,風電開發主要集中在“三北”偏遠地區,受當地電力負荷水平和系統規模的約束,風電消納能力不足。同時,受跨大區電網互聯規模有限和交換能力不足的約束,當地無法消納的風電難以送到更大范圍內消納,不利于風電的大規模開發利用。
④風電技術和運行水平較低,風電發展相關政策有待完善。我國目前已經并網的風電機組多數不具備功率調節、低電壓穿越等功能,風電場沒有建立支持調度運行的風電集中監控平臺、風功率預測系統。另一方面,國家制定了可再生能源發電全額保障性收購政策,在實際運行過程中,調峰手段受限的電網在低谷時段必須采取特別措施(如火電機組深度壓出力或部分火電機組停機等),方能保證風電電量的收購,所付出的代價很大,并且存在一定的系統安全運行風險。此外,風電送出工程、調峰調頻等輔助服務相關政策也有待完善。
對我國風電發展的啟示
根據國家最新規劃目標,2020年我國風電裝機可能達到1.5×108kW以上的規模,未來10年我國風電仍將持續較快發展。針對我國風電發展中存在的問題,參考國外風電大規模發展的經驗,可得到以下啟示:
①優化電源結構,合理配置調峰電源,解決風電大規模發展帶來的系統調峰問題。從國外風電并網經驗看,風電與其他電源協調發展的關鍵是系統調峰問題,應優化電源結構,增加電源裝機中調峰電源和靈活調節電源的比重。應在具備抽水蓄能站址資源的負荷中心地區,加快抽水蓄能電站建設;在天然氣供應有保障地區,建設一定規模的燃氣電站;建設大容量高效率燃煤機組,參與系統調峰。
②建設堅強智能電網,解決風電大規模接入和輸送問題。堅強電網是風電大規模發展的支撐和載體,我國風能資源分布集中,與負荷中心呈逆向分布,本地消納能力有限,需加快構建堅強的互聯電網,加強跨區輸電線路的建設,擴大風電的開發規模和消納范圍。同時,應加強電網智能化建設,改善風電的功率輸出特性,對風電場出力進行準確預測和優化調度,解決風電隨機性、間歇性特點帶來的系統安全問題。
③健全相關法律,制定發展規劃,加強并網管理,完善政策支持體系。應適時調整風電收購政策,保障系統安全穩定和總體經濟高效;將風電規劃納入能源電力統一規劃,實現風電規劃與電源規劃、電網規劃的協調,國家規劃與地方規劃的協調;制定出臺強制性的風電并網技術導則等技術規定,建立風電機組測試與認證制度;完善風電配套輸變電工程的定價和補償機制,建立風電跨省區消納價格機制,制定輔助服務補償機制。通過管理和政策措施的逐步完善,促進風電健康發展。