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2013-11-25 來源:科學(xué)時(shí)報(bào) 瀏覽數(shù):903
我國擁有豐富的風(fēng)能資源。全國風(fēng)能詳查和評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,全國陸上50米高度層年平均風(fēng)功率密度大于等于300瓦/平方米的風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量約73億千瓦。其中,可開發(fā)利用風(fēng)能儲(chǔ)量(不包括海上)遠(yuǎn)超我國化石能源之和。而由于風(fēng)電并網(wǎng)受限,難以大規(guī)模發(fā)展。筆者以為,將我國風(fēng)能潛在優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力和國際競(jìng)爭(zhēng)力,必須走大規(guī)模風(fēng)電高效、低成本全部利用之路。
迅猛發(fā)展的風(fēng)電與“棄風(fēng)”的尷尬
“十一五”以來,我國風(fēng)電裝機(jī)迅猛發(fā)展。2012年,全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量、總量分別占全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量的30%和總?cè)萘康?6.8%,保持全球領(lǐng)先。全年風(fēng)電發(fā)電量1008億千瓦時(shí),約占全國總上網(wǎng)電量的2.0%。
然而,在我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí),大量風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定與安全的矛盾日益凸顯,風(fēng)電限電棄風(fēng)現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,也使風(fēng)電制造業(yè)嚴(yán)重過剩。
2012年我國風(fēng)電限電超過200億度(實(shí)際值應(yīng)大于300億度),比2011年增加一倍。按現(xiàn)在1千克標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)3度電的水平,200億度電等于浪費(fèi)了670萬噸煤,直接經(jīng)濟(jì)損失超過100億元。為此還帶來高達(dá)2000萬噸二氧化碳排放,以及二氧化硫、氮氧化物等粉塵侵害的環(huán)境污染問題。
2012年全國風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)比2011年減少30小時(shí),個(gè)別省(區(qū))風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)下降到1400小時(shí)左右。目前蒙東、吉林限電最為突出,冬季供暖期限電比例已超50%。蒙西、甘肅酒泉、張家口壩上地區(qū)限電比例達(dá)20%以上。
大規(guī)模限電,導(dǎo)致風(fēng)電企業(yè)無利可圖,企業(yè)經(jīng)營(yíng)從繁榮跌入衰退。兩年前,明陽風(fēng)電、金風(fēng)科技(002202,股吧)和華銳風(fēng)電(601558,股吧)紛紛上市,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)輝煌一時(shí);如今,三大巨頭全部陷入舉步維艱的境地。運(yùn)營(yíng)商龍?jiān)醇瘓F(tuán)2012年因棄風(fēng)減少利潤(rùn)13億元;大唐集團(tuán)經(jīng)營(yíng)的800萬千瓦風(fēng)場(chǎng),棄風(fēng)率竟達(dá)40%~60%,由盈利進(jìn)入虧損。短短兩年,“最好的風(fēng)”變成了“最壞的風(fēng)”,我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“寒冬”。
能源結(jié)構(gòu)與國情
決定我國風(fēng)電不能大規(guī)模并網(wǎng)
中國風(fēng)電為何出現(xiàn)大規(guī)模棄風(fēng)而不能上網(wǎng)?
這主要由于風(fēng)能自身波動(dòng)和間歇特性,導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的電能隨之波動(dòng),接入電網(wǎng)時(shí)直接破壞電網(wǎng)穩(wěn)定性、連續(xù)性和可調(diào)性,危及電網(wǎng)安全。
1.風(fēng)電波動(dòng)嚴(yán)重危及電網(wǎng)安全。風(fēng)電輸出波動(dòng)劇烈,從一年中風(fēng)電場(chǎng)每天平均輸出功率看,每天最大和最少發(fā)電量至少相差約40~50倍。從微觀上分析一天內(nèi)的輸出功率變化,風(fēng)電在24小時(shí)內(nèi)仍處于非常不穩(wěn)定狀態(tài),輸出功率(兆瓦)在0~100之間隨機(jī)波動(dòng)。
風(fēng)電輸出功率大幅度波動(dòng)和間歇特性,不僅造成電壓波動(dòng)、閃變、頻率和相位偏差、諧波等10余項(xiàng)指標(biāo)影響電網(wǎng)供電質(zhì)量和嚴(yán)重危及電網(wǎng)安全,同時(shí),大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng),還須依靠以煤電為主的發(fā)電裝備進(jìn)行調(diào)峰,否則電網(wǎng)將面臨“崩潰”。
2.煤電為主的電網(wǎng)難以為風(fēng)電做深度調(diào)峰。與歐美發(fā)達(dá)國家不同,我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主。2012年我國煤電發(fā)電量占總發(fā)電量的73.9%。而歐美國家的能源結(jié)構(gòu)是以石油、天然氣等為主,其中美國27%是天然氣發(fā)電;英國燃?xì)獍l(fā)電比例更高達(dá)60%;北歐國家水電占90%。
這些國家電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)容納能力遠(yuǎn)高于我國,這是因?yàn)槿細(xì)狻⑷加桶l(fā)電和水電的調(diào)峰能力強(qiáng),在一定范圍內(nèi)能有效減少風(fēng)電波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的危害。如西班牙,近十年來大力發(fā)展風(fēng)電,裝機(jī)容量居全球第4位。他們?cè)谘杆侔l(fā)展風(fēng)電的同時(shí),大力配套發(fā)展具有深度調(diào)峰能力的燃油/燃?xì)鈾C(jī)組、聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,可深度調(diào)節(jié)機(jī)組達(dá)3500萬千瓦,滿足了風(fēng)電調(diào)峰需求。
即便如此,美國、丹麥等西方國家也已遭遇大規(guī)模風(fēng)電上網(wǎng)難的制約。
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