十二五末甘肅風電裝機容量將達到1700萬千瓦以上

        作為最早發(fā)展大型風電的區(qū)域，甘肅一直是我國風電發(fā)展的風向標。2010年11月，酒泉風電基地一期工程536萬千瓦裝機與配套的河西750千伏輸變電工程同步建成，2011年，甘肅全網風電發(fā)電量累計70.5億千瓦時，同比增長234％。2012年，酒泉風電基地二期首批300萬千瓦工程建設全面啟動。預計到2015年，甘肅風電裝機容量將達到1700萬千瓦以上。風電在快速發(fā)展的同時，也面臨了諸多難題與挑戰(zhàn)。風電并網、安全消納以及與發(fā)展規(guī)劃相配套等一系列問題，不斷地激發(fā)著行業(yè)發(fā)展的思考。

　　能源布局：風能與太陽能資源優(yōu)勢明顯

　　風吹一夜?jié)M關山。

　　河西走廊的春天正是刮大風的時節(jié)，車行在茫茫戈壁灘上，大風卷起的沙石劈里啪啦地敲打著車身，河西民諺云：“地上不長草，風吹石頭跑”“一年一場風，從春刮到冬”， 當?shù)厝藨蚍Q：“我們這里兩個清潔工，一個東風，一個西風”。這里年平均風速高達8.3米/秒，每天都在刮著四五級的大風，讓人們苦不堪言。然而，曾經的風害如今卻是寶貴的資源。

　　甘肅是風能資源大省，據測算，理論儲量為2.37億千瓦，位居全國第五。走廊西端的酒泉地區(qū)是季風的源頭，年平均有效風功率在每平方米150瓦以上、有效風速時數(shù)6000多小時，風機年滿負荷發(fā)電小時數(shù)可達2300小時。

　　2006年年初，甘肅省提出“建設河西風電走廊，打造西部陸上三峽”。截至2012年3月底，甘肅電網并網風電場40座，風電機組3957臺，裝機容量560.11萬千瓦，占全網總裝機容量20.18%。按照規(guī)劃，2015年酒泉風電基地裝機容量將達到1270萬千瓦，相當于三峽工程裝機容量的三分之二；到2020年，酒泉市風電裝機容量將達到2000萬千瓦，總投資達1200多億元，這將是我國繼西氣東輸、西電東送、青藏鐵路之后西部大開發(fā)的又一標志性工程。

　　除了風能，甘肅還有豐富的太陽能資源。甘肅省年太陽總輻射值為每平方米480萬~640萬千焦耳，是我國太陽能最為豐富的三個區(qū)域之一。

　　在酒泉市能源局的會議室里，掛著兩張地圖，一張是《甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地十二五規(guī)劃布局圖》，另一張是《酒泉市光電基地規(guī)劃布局圖》。酒泉市全年太陽總輻射量可達到每平方米600萬～700萬千焦耳，年平均日照時數(shù)3300小時，是全國理想的太陽能電力開發(fā)地區(qū)。目前酒泉地區(qū)已建成太陽能光伏發(fā)電站11座，裝機容量8.6萬千瓦，占全網總裝機1.14%。今年光伏發(fā)電將新建裝機13.2萬千瓦，到2015年，規(guī)劃光電裝機容量將達到200萬千瓦。

　　河西“風光”無限好，資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢，讓甘肅人看到了無限潛力與希望。酒泉形成了全國最大的風機裝備產業(yè)園區(qū)，據不完全統(tǒng)計，園區(qū)規(guī)劃建設3年來，風電裝備制造業(yè)銷售收入累計達到432億元。據酒泉市能源局提供的數(shù)據顯示，截至2010年年底，酒泉風電累計完成投資524億元，風電產業(yè)所帶來的GDP占到酒泉全市GDP的三分之一。而新能源及上下游產業(yè)的快速發(fā)展不僅為甘肅經濟社會的發(fā)展注入了強大動力，還帶動了第三產業(yè)、勞務經濟的快速發(fā)展。

　　發(fā)展現(xiàn)狀：電網通道基本滿足風電送出需要

　　酒泉曾經創(chuàng)下兩年之內風電裝機新增10倍的奇跡。但是，2011年7月，當酒泉風電基地建設二期300萬千瓦工程的建設方案終于獲得國家能源局批復的時候，整個2011年酒泉地區(qū)卻“靜悄悄”，并無一臺新的風機立起。

　　風電發(fā)展的速度放緩，一部分原因在于限電、“棄風”現(xiàn)象嚴重。

　　日前，中國可再生能源研究會風能專業(yè)委員會在其官方網站上公布了2011年我國風電限電情況初步統(tǒng)計報告。此次調查對包括內蒙古、吉林、廣東、甘肅、新疆等10個�。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）內的部分風電企業(yè)，在2011年全年由于電網調度限制風電出力造成的發(fā)電量損失情況進行了初步統(tǒng)計。報告顯示，甘肅限電比例最高，為25.25%。

　　25.25%，這意味著風電有四分之一的電量被限制掉了。“棄風”現(xiàn)象確實客觀存在，但問題的矛頭該指向哪里？

　　2011年2月，風電史上最大規(guī)模的風機脫網事故發(fā)生后，在國家電監(jiān)會、國家能源局等主管部門的要求下，酒泉風電基地多個風電場對風電機組進行了技術改造。國家電網公司也即刻出臺《防止風電大規(guī)模脫網重點措施》，就出現(xiàn)事故的各方面原因提出要求，隨后，酒泉風電地區(qū)大規(guī)模的風電場和機組的低電壓穿越能力改造工作拉開大幕。而要進行如此大規(guī)模的技術改造，酒泉風電基地的機組運行必然會受到大面積的影響，造成酒泉地區(qū)本身發(fā)電減少，這是導致甘肅“棄風”現(xiàn)象嚴重的主要原因。

　　而另一個原因，這里的風電出力功率低，電網長期處于低負荷運行狀態(tài)。存在“棄風”現(xiàn)象？此前，一家風電場甚至給自己算了筆賬，如果滿負荷運轉，他們一年被限的風電就會多達2億多千瓦時，折合成5角2分的上網價，其年損失就會有1個多億。

　　對此說法，國投酒泉第一風電場經理朱懷英不以為然�！百~不能這么算。一天24小時里風場滿發(fā)的情況一般也就幾十分鐘，哪能以滿負荷運轉的情況來算賬？一年365天風機天天轉，時時發(fā)，那這里還不成了風窟窿？”

　　甘肅省電力公司調度控制中心主任曹銀利告訴記者：“現(xiàn)在風電送出通道容量是220萬千瓦，而風電裝機有560萬千瓦，乍一看，好像是電網‘不給力’。但實際情況是，風電和別的電源不一樣，風電滿發(fā)的情況在一年中連1%的時間都達不到，90%以上的時間風電出力還達不到最大功率的65%。風好的時候，甘肅電網一天發(fā)電5000萬千瓦時；沒有風的話，連100萬千瓦時都發(fā)不了�！�

　　根據甘肅公司調度控制中心的報告顯示，甘肅全網風電出力主要集中在5%~35%裝機容量區(qū)間，出現(xiàn)時間頻率為54%，而65%以上裝機容量區(qū)間出現(xiàn)時間頻率僅為4%。由此可推算，目前酒泉風電基地95%概率下風電最大出力約為220萬~230萬千瓦左右，電網通道基本可以滿足目前酒泉地區(qū)風電送出的需要。

　　說起“棄風”，曹銀利說：“水電站在夏季洪峰來臨時也要開閘泄洪，‘棄水’現(xiàn)象既然這么正常，‘棄風’當然也是同樣的道理。風電的特點就在于隨機性和間歇性，不能以風電的最大發(fā)電能力來要求電網的接納能力。”

　　朱懷英對此表示認同：“作為發(fā)電企業(yè)，我們當然希望不限電，發(fā)多少就并網多少。不過從經濟角度考量，安裝一臺風機后就并網發(fā)電，對電網投資是極為苛刻的要求。如果要完全消納目前酒泉地區(qū)風電裝機5%極端大風情況下尖峰電力的電量，電網企業(yè)投入將十分巨大，而且邊際效益將非常有限。電量損失肯定無法避免，這也是符合風電實際運行客觀規(guī)律的�！�

　　盡管難度極大，國家電網公司仍為風電并網和消納做了大量工作。截至2011年年底，國家電網公司經營區(qū)域內風電并網裝機容量4394萬千瓦，較2010年年底增加1563萬千瓦，同比增長55%；消納風電電量706億千瓦時，較2010年增加232億千瓦時，同比增長49%。優(yōu)先保障風電送出工程建設，累計建成風電并網線路2.62萬千米，風電送出匯集變電站（開關站）25座，變電容量3770萬千伏安，保證了風電項目及時并網。

　　電網安全：電力調度與功率預測技術保障風電入網

　　風，來無影，去無蹤。電力調度與準確的功率預測是風電大規(guī)模接入電網的首要條件。

　　2009年10月，甘肅電力調度通信中心承擔的大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)立項，這是為河西風電量身打造的系統(tǒng)。

　　河西電網電源多、負荷低，主潮流自西向東輸送，限制斷面多，同時由于水電、風電具有季節(jié)性，不同季節(jié)水、火、風電間存在沖突，電網潮流變化較復雜……這些特點使得系統(tǒng)控制策略的設計較為復雜，既要考慮盡可能多發(fā)、多送風電，又要確保電網安全，這是研發(fā)中的主要難點。結合河西電網的特點，甘肅電力調度通信中心確立了研發(fā)三項原則：在電網通道容許的情況下，風電自由發(fā)電；在通道受限的情況下，風電受約束發(fā)電；在風電場之間，按照裝機容量等比例公平發(fā)電。

　　2012年5月6日，我們來到了瓜州甘肅中電酒泉風力發(fā)電場，電場的電腦主屏幕控制系統(tǒng)顯示，當前風場出力為7600千瓦，還不到計劃額度的10%，正是風場的“悠閑”時刻。忽然間，一陣大風吹過，風電場瞬時出力從7000千瓦上升到了4萬多千瓦。值長張建勇趕緊點了一下屏幕上的“申請出力”按鈕。不到5分鐘，系統(tǒng)便返回了新的配額，給風場多加了5000千瓦發(fā)電量。隨即，風場里4臺風機歡快地轉了起來。

　　“誰家有風誰家就發(fā)，我們都看得到其他風場的出力情況，不會有誰占著通道不發(fā)電的情況。這個系統(tǒng)為我們打造了一個公開透明的平臺。”張建勇說。

　　大型集群風電有功智能控制系統(tǒng)由一個調度中心站、一個控制主站、9個風電場控制子站等網絡組成。系統(tǒng)根據河西電網通道裕度，計算出風電最大出力，按照裝機容量等比例分配給各風電場，這就是風電場的出力上限。在風力不足的情況下，風電場在這個出力上限范圍內正常發(fā)電；如果風電場預測到大風來臨，機組發(fā)電將超過出力上限，就可通過系統(tǒng)申請加出力，每5分鐘申請一次，系統(tǒng)會進行自動計算，把那些出力不足的風電場的空閑容量調整給需要加出力的風電場。這套系統(tǒng)的投運，充分發(fā)揮了河西330千伏和750千伏輸電通道的出力，可根據電網送出通道的輸電可用容量實時調整所有風電場的發(fā)電功率，實現(xiàn)優(yōu)化配置，保證大風期間線路送出功率不超穩(wěn)定上限運行，又最大限度地利用輸送通道送電。

　　與大型風電有功智能控制系統(tǒng)相比，風電功率短期預測系統(tǒng)則是一個更為龐雜的工程。

　　位于蘭州的甘肅電力調度通信中心距離酒泉風電基地近1000千米之遙，但這里能監(jiān)測到每一個風電場和每一臺風電機組的實時數(shù)據。甘肅公司風電技術中心主任汪寧渤介紹說：“現(xiàn)在一半以上的風電場已經應用了風能實時監(jiān)測、短期和超短期預測系統(tǒng)以及無功補償系統(tǒng)。風能預測系統(tǒng)可以對未來兩個小時和幾天內的風速進行實時動態(tài)預測，每15分鐘向甘肅電力調度通信中心發(fā)送一個數(shù)據包，調度中心根據不斷修正的預測數(shù)據下達上網指令，有效調配水、火電備用發(fā)電容量，減少備用容量，又可以提高風電利用小時數(shù)，減小風能波動對電網造成的沖擊，保障電力系統(tǒng)及風電場的安全、穩(wěn)定、經濟運行�！�

　　發(fā)展趨勢：走遠距離、大規(guī)模特高壓輸電道路

　　發(fā)展風電，必須建設與之配套的調峰電源，火電仍然是目前最為可靠的調峰電源。如果要實現(xiàn)河西2000萬千瓦風電全部外送，那么就必須在“風電走廊”再建2000萬千瓦規(guī)模的水電或火電，但河西走廊極度缺水，不可能建大型水電站。同樣，因為火電需要水冷，缺水建大型火電也不現(xiàn)實。

　　對此，甘肅省在加快河西走廊風電基地建設的同時，正充分利用煤炭、水力和太陽能等資源，爭取實現(xiàn)風電和火電、水電、光電的互補�！暗健�十二五’末，甘肅電網全網風、火、水、太陽能發(fā)電裝機容量將超5700萬千瓦�！备拭C公司發(fā)展策劃部主任王海濤說。

　　“大水電、大火電、大風電、大機組”的發(fā)展格局，決定了甘肅能源和電力發(fā)展必須走遠距離、大規(guī)模特高壓輸電，并參與全國范圍內資源優(yōu)化配置的道路，這是解決未來甘肅電力電量大量富余的現(xiàn)實途徑，也是甘肅建設電力輸出大省、實現(xiàn)能源優(yōu)勢向經濟優(yōu)勢轉化的迫切需要。

　　2011年4月，甘肅、湖南兩省政府簽署送電框架協(xié)議，預示著來自酒泉千萬千瓦風電基地的風電和“打捆”火電將通過全長2400千米、輸電能力達750萬千瓦的±800千伏酒泉—湖南直流輸電線路送至湖南。

　　2012年5月，連接新疆與西北電網的第二條通道750千伏哈密南—沙州—魚卡—柴達木輸變電工程開建，線路總長2180千米，建成后可確保酒泉風電基地二期第一批300萬千瓦在西北網內調峰運行，滿足西北地區(qū)不斷增長的用電負荷需求和酒泉新能源基地電能送出需要。

　　“十二五”期間，甘肅電網將徹底完成330千伏/110千伏為主網架向750千伏/330千伏為主網架的轉型升級。其中，河西電網將形成以750千伏敦煌（安西）、酒泉、河西（金昌）、武勝變?yōu)楹诵牡墓歉奢旊娋W架。王海濤說：“到2015年年底，甘肅電網將實現(xiàn)由‘電力自我平衡、西北網架樞紐’向‘電力盈余外送、堅強送端電網’的轉型，真正成為堅強智能電網�！�

　　“‘第二通道’真是讓我們放了不少心，希望今年能拿到±800千伏直流特高壓的‘路條’，我們河西的風和熱可就真正有了用武之地。”這是地方政府和發(fā)電、供電企業(yè)的共同期盼，讓這張捕風的大網成為助飛甘肅經濟發(fā)展的強力之翼。