中國儲能網(wǎng)訊：從世界上第一艘帆船的誕生開始，人類就一直在探索風(fēng)能的各種利用方式，而風(fēng)力發(fā)電是迄今為止人類找到的最具規(guī)模化和商業(yè)化的風(fēng)能利用方式。就風(fēng)電的開發(fā)形式而言，分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型風(fēng)電。并網(wǎng)型風(fēng)電又包括大規(guī)模建設(shè)集中接入電網(wǎng)和分散建設(shè)分布式接入電網(wǎng)兩種形式。但無論采用哪種并網(wǎng)形式，由于風(fēng)電的資源稟賦和電力的特性所決定，并網(wǎng)風(fēng)電是最現(xiàn)實，最有效，最經(jīng)濟，最普適的開發(fā)模式。世界包括我國在內(nèi)并網(wǎng)風(fēng)電裝機迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀，也證明了沒有并網(wǎng)風(fēng)電技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，風(fēng)電不可能擔(dān)當(dāng)起從補充能源到替代能源，以至主流能源的重任。
誠然，伴隨著我國并網(wǎng)風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展，棄風(fēng)限電成為目前我國風(fēng)電發(fā)展的主要矛盾。但這個問題的本質(zhì)是風(fēng)電從補充能源向替代能源轉(zhuǎn)變，其在電力系統(tǒng)格局中重新定位時與舊有格局產(chǎn)生利益沖突導(dǎo)致的。有些專家所謂的“風(fēng)電波動性會直接破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性和可調(diào)性，危及電網(wǎng)安全”都是受舊有觀念影響下的主觀臆斷，而不是客觀事實。歐洲的實踐經(jīng)驗以及我國電網(wǎng)企業(yè)的研究都表明，風(fēng)電并網(wǎng)面臨的根本障礙不是技術(shù)限制，而是不符合發(fā)展需要的電力體制和利益協(xié)調(diào)機制。因此符合我國國情的風(fēng)電發(fā)展特色之路，是正確認(rèn)識制約風(fēng)電發(fā)展的根本問題，按照十八屆三中全會對全面深化改革作出的戰(zhàn)略部署，深刻理解三中全會精神，深化生態(tài)文明體制改革，加快建立生態(tài)文明制度，通過體制機制的改革，堅定不移的走能源轉(zhuǎn)型之路，不斷提高可再生能源的消費比重。
風(fēng)電并網(wǎng)有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行
電力系統(tǒng)本身就是一個動態(tài)系統(tǒng)，電力系統(tǒng)中的所有電源都是恒定電源并不是一件好事，因為需求側(cè)的變化是每時每刻都在發(fā)生，所以一個穩(wěn)定的電力系統(tǒng)應(yīng)該具有更好的靈活性和平衡能力。核電和某些燃?xì)馊济弘姀S能夠保持恒定的發(fā)電出力，但靈活性很差。如果單獨來看，這是一個缺點，因為電力需求整天都有明顯而持續(xù)的變化。各種技術(shù)和電力需求模式的綜合效應(yīng)才對電網(wǎng)運營商有意義。從歐洲的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究結(jié)論來看，對風(fēng)電并網(wǎng)的爭議中存在的最大誤區(qū)之一，是將風(fēng)電從電力系統(tǒng)中割裂看待。
風(fēng)電等波動性電源，恰恰可以為電網(wǎng)調(diào)度中的削峰填谷發(fā)揮積極的作用。從電源角度來看，沒有哪一種電源類型是100%可靠的，當(dāng)一座火電廠或核電站從系統(tǒng)中解列時，會瞬間發(fā)生上百萬千瓦的擾動。實際上，電力系統(tǒng)從未完全避免這類事件的發(fā)生，并一直不得不應(yīng)對大型發(fā)電廠的這些瞬間出力變化和用電需求變化。這一點證明，電網(wǎng)系統(tǒng)有技術(shù)能力和現(xiàn)成方法解決電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題。盡管風(fēng)電是一種可變能源，但電網(wǎng)運營商完全可以通過在處理負(fù)荷變化中積累的經(jīng)驗來控制這種波動性，所以在多數(shù)情況下電網(wǎng)已經(jīng)做好了應(yīng)對這種波動性的準(zhǔn)備。
風(fēng)功率預(yù)測等工具的發(fā)展也有助于風(fēng)電并網(wǎng)。通過擴大風(fēng)電消納范圍以及制定在時間上更加細(xì)化的調(diào)度方案，電網(wǎng)能更好地統(tǒng)籌各種電源，充分利用由于地理差異性產(chǎn)生的風(fēng)電出力的穩(wěn)定性。據(jù)美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究報告顯示，隨著并網(wǎng)風(fēng)電機組的增加，風(fēng)電在電網(wǎng)中的變化就會越來越小，更大范圍內(nèi)（或電網(wǎng)覆蓋區(qū)域）的電力平衡有助于平抑風(fēng)電波動幅度。事實證明，1 億千瓦的風(fēng)電與單臺風(fēng)電機組的運行截然不同。單個機組通常在一年內(nèi)產(chǎn)生超過1000小時的零出力現(xiàn)象，而在廣闊地理范圍內(nèi)大規(guī)模集群的風(fēng)電機組的出力幾乎總是大于零。同時時間尺度越短，變化幅度也就越小。
風(fēng)電并網(wǎng)比例沒有上限
雖然風(fēng)電是一種變化出力的電源，但是以往的運行經(jīng)驗以及詳細(xì)的風(fēng)電并網(wǎng)研究并未發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)在接納多少風(fēng)電方面存在明確的技術(shù)限制。 一些國家已經(jīng)使用了大量的風(fēng)電。資料顯示，2012年，丹麥風(fēng)電占比早已超過30%，2020年計劃風(fēng)電占比達到50%；西班牙和葡萄牙的風(fēng)電占比達到了11%，高峰時能夠達到30%，德國風(fēng)電占比也達到了7.7%。多國都已提出2050年達到100%使用可再生能源的目標(biāo)。我國蒙西風(fēng)電并網(wǎng)比例不斷刷新歷史記錄，也是一個很好的證明。據(jù)悉，蒙西電網(wǎng)在2012年3月至5月間，日上網(wǎng)風(fēng)電量占蒙西電網(wǎng)總供電量20％以上的有33天，超過25％的有17天，4月26日甚至達到了30.53％，風(fēng)電已成為蒙西電網(wǎng)第二大主力電源。在國家電網(wǎng)范圍內(nèi)，也有很好的例子。遼寧阜新地區(qū)風(fēng)電裝機容量基本與火電裝機持平，風(fēng)電供電量占遼寧網(wǎng)架中的13%，電網(wǎng)未受絲毫影響。目前風(fēng)電在我國電力結(jié)構(gòu)中的占比僅有2%，盡管已經(jīng)成為繼火電和水電之后的第三大主力電源，但對于電力系統(tǒng)的汪洋大海而言就如涓涓細(xì)流，發(fā)展的空間依然非常巨大。
據(jù)歐洲大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究結(jié)果顯示：“提高風(fēng)電比例面臨的障礙，不是因為風(fēng)電的不穩(wěn)定性，而是因為既不自由也不公平的電力市場存在的一系列障礙，再加上新技術(shù)威脅到舊的思考和行為模式時遇到的自然反彈?！彪娏ο到y(tǒng)中擁有大量風(fēng)電的西班牙、丹麥和德國等國家的經(jīng)驗表明，在現(xiàn)有電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電比例是否存在上限的問題是一個經(jīng)濟和監(jiān)管問題，而不是技術(shù)問題。
大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)電具有成本效益
風(fēng)電之所以能夠成為目前最具競爭力、商業(yè)化程度最高的可再生能源發(fā)電技術(shù)，完全得益于風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)利用所展現(xiàn)出的規(guī)模效益，從而推動技術(shù)進步、成本降低、管理完善和產(chǎn)業(yè)快速走向成熟。這也為風(fēng)電的其他利用形式打下了基礎(chǔ)。
關(guān)于風(fēng)電的成本之爭，主要集中在兩個方面，一是風(fēng)電增加電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施及運行管理成本，二是風(fēng)電是否享受了過多的補貼。
任何發(fā)電形式，其實都需要電網(wǎng)進行調(diào)峰，這是一個系統(tǒng)問題。當(dāng)風(fēng)電成為電源之一時，風(fēng)電并網(wǎng)成本是除風(fēng)電以外的電力系統(tǒng)設(shè)計和運行的額外成本。美國國家可再生能源實驗室的研究結(jié)論指出，風(fēng)電占比達到20%時，因風(fēng)電所增加的平衡成本約為風(fēng)電整體銷售價的10%或更低。風(fēng)電的變化并不與負(fù)荷的變化完全一致，這意味著現(xiàn)存系統(tǒng)變量能夠攤配一定的風(fēng)電變量，也意味著電力系統(tǒng)中這種新變量的介入，并不會恰巧導(dǎo)致總變量或極端變量的增大，因為與極端變量重合的幾率微乎其微。風(fēng)電在較大的消納區(qū)域內(nèi)的并網(wǎng)運行成本要比在較小的區(qū)域更低。如果風(fēng)電遍布整個區(qū)域，那么每臺機組的波動降低而整體的預(yù)測能力會提高，這樣就降低了并網(wǎng)的成本。可能需要更多的運行備用容量，但不一定非要增加新的發(fā)電廠。按照風(fēng)電占比較高的國家和地區(qū)的經(jīng)驗，風(fēng)電場建成后已有備用容量得到了更多的利用，而不需要新增備用電源。就輸電成本而言，并不需要新建單獨輸送風(fēng)電的通道，但是一些研究發(fā)現(xiàn)，盡管風(fēng)電輸送通道造價高昂，消費者仍然受益，原因在于風(fēng)電取代其他發(fā)電方式能夠降低發(fā)電成本。此外，與電力生產(chǎn)成本（如燃料、運行和維護等）及開發(fā)電力所需的資本金相比，電力輸送支出在消費者所有電力支出中的比重，已經(jīng)微不足道。美國電網(wǎng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)規(guī)劃（JCSP）研究表明，增加的傳輸成本預(yù)計將占2024年全部能源銷售額的2%。
再來看看補貼成本的問題。有專家提到風(fēng)電成本高，這主要體現(xiàn)在風(fēng)電銷售價格中的補貼部分。對可再生能源電力進行適當(dāng)補貼，培育其市場生存能力，從而助力能源結(jié)構(gòu)調(diào)整并打造新的經(jīng)濟增長極，這是世界各國為占領(lǐng)未來技術(shù)制高點所采取的通行做法。隨著學(xué)習(xí)曲線的下降，補貼水平將逐漸降低直至取消。風(fēng)電享受補貼后的電價，即全國不同區(qū)域的風(fēng)電上網(wǎng)電價，與火電電價相比，依然具有明顯的成本效益優(yōu)勢。這是因為我國的銷售電價并未反映出各種電源的全部真實成本。以火電為例，其所享受的隱形補貼是驚人的。煤炭在開采、運輸、燃燒以及污染治理上，每年都在耗費著以萬億來計算的社會成本，而且未來這個成本還會更高。就目前情況看來，霧霾的嚴(yán)重程度充分表明，這些成本也遠未計算在內(nèi)，民眾因為呼吸道疾病所付出的醫(yī)療成本，以及相關(guān)城市因環(huán)境惡劣所丟掉的投資，均應(yīng)算在其中。而開采煤礦所產(chǎn)生的土地環(huán)境破壞、耕地減少、人員傷亡也遠遠未算到煤電成本之中。據(jù)美國落基山研究所以及歐洲相關(guān)機構(gòu)研究表明，僅就經(jīng)濟成本而言，火電成本就是其電價水平的3倍以上，而在綜合各類環(huán)境因素和社會成本的情況下，火電成本會高出目前的數(shù)十倍。
而國外對于風(fēng)電全生命周期的碳足跡測算表明，各種規(guī)格的風(fēng)電機組，在發(fā)電的前半年內(nèi)就可平衡掉從其材料生產(chǎn)到報廢回收整個過程的碳排放，使用中幾乎是零碳排放。成本效益孰優(yōu)孰劣，一目了然。尤其是在歐洲許多國家已經(jīng)確立了100%可再生能源利用目標(biāo)的情況下，我們還用陰謀論思維、還想用零打碎敲的方式去發(fā)展風(fēng)電，顯然是一種“還未出發(fā)就已失敗”的行為。各國都看到了風(fēng)電在服務(wù)環(huán)保、建設(shè)低碳經(jīng)濟、替代化石能源方面的突出成效，制定出一個高過一個的宏偉目標(biāo)。我國也將風(fēng)電列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)范疇加以大力扶持，在已經(jīng)具備的基礎(chǔ)上，抓住歷史機遇，將我國風(fēng)電打造成為具有領(lǐng)先世界優(yōu)勢的高端產(chǎn)業(yè)。而這一些都必須有穩(wěn)定的和大規(guī)模的市場作為支撐，也只能以并網(wǎng)型風(fēng)電為主，其他形式作為有益的補充。
經(jīng)濟的一體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化要求包括能源在內(nèi)的要素必須高效流動和優(yōu)化配置，從這個意義上講，并網(wǎng)風(fēng)電符合資源優(yōu)化配置的原則，仍是未來發(fā)展的主流，國內(nèi)外的理論和實踐都清楚地表明了這一點。真正的風(fēng)電離網(wǎng)（非并網(wǎng)）應(yīng)用，到目前為止，還只限于偏遠的電網(wǎng)無法到達的地區(qū)，要靠離網(wǎng)應(yīng)用達到大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)能的目標(biāo)恐怕不切實際。所謂的風(fēng)電非并網(wǎng)應(yīng)用在電解鋁等高耗能產(chǎn)業(yè)，也仍然要基于電網(wǎng)的基本支撐，這和風(fēng)電分散式并網(wǎng)分布式應(yīng)用并無區(qū)別，更非新鮮事物。顯然，科學(xué)地認(rèn)識可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀，認(rèn)識中國風(fēng)電發(fā)展國情以及風(fēng)能利用途徑很有必要。在認(rèn)識提高后，針對利益糾葛，各方專家也應(yīng)該站在正確的科學(xué)觀和價值觀上思考可再生能源的未來發(fā)展方向，這樣我們才能切實轉(zhuǎn)變發(fā)展模式、呵護碧水藍天、建設(shè)美麗中國。
（作者為中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長）
