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国网多措并举破解清洁能源“消纳症”

月城清浅
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中国风电,像风一样快。早在2012年我国便摘得风电装机容量世界第一的桂冠,2011-2016年,新增风电装机均领跑全球。然而,这句媒体对中国风电装机的评价却并不适用于整个风电行业的发展。我国面临着严重的风电消纳难题,“边建边弃”的怪圈连续多年始终存在。全国弃风率从2014年的8%上升到2015年的15%,再到2016年的17%。

是什么正掣肘着在能源转型发展大趋势下本应火热的“风光”?一边是严重超出消纳能力的风电“挤着”上网,一边是电力系统安全稳定运行压力重重,作为在消纳过程中不可或缺的关键一环,国家电网解难题强举措,全力消纳风电等清洁能源。

加快输电通道建设

加快建设新能源并网工程和跨区跨省输电通道,打造清洁能源大范围优化配置的坚强平台,满足新能源集中大规模开发和大范围消纳需求,是解决弃风弃光问题的治本之策。

如果将电力消纳市场比做一个水桶,那么由于经济增速放缓、电力需求增速减慢等原因,如今水桶近满,而新能源等各类电源还在不断地注水。如何将溢出的水通过合理配置送到需要的地方,就成为解决问题的关键。破解我国风资源集中、规模大、远离负荷中心、就地消纳市场有限的困境,同样是这个道理。

数据显示,截至2016年底,“三北”地区新能源装机合计1.63亿千瓦,但电力外送能力只有3700万千瓦,而且还要承担煤电基地外送任务,远远不能满足送出需要。加快建设新能源并网工程和跨区跨省输电通道,让风电及时并网、顺畅送出、高效消纳,是解决弃风问题的治本之策。

一方面,面对风电项目“井喷式”上马,国家电网公司加快建设配套并网工程,持续完善并网服务。“十二五”至今,国家电网调度范围内累计新增风电等新能源并网项目5000余个,保证了国家和各级地方政府核准的风电项目全部及时并网发电。

另一方面,基于我国能源资源与负荷中心逆向分布的现实带来的本地消纳空间不足,国家电网加大投资力度,建设新能源并网及输送工程。2016年,国家电网公司750千伏及以下新能源并网及输送工程总投资91亿元,建成新能源并网及送出线路5049千米,建成投运锡盟—山东、蒙西—天津南等特高压交流工程,宁东—浙江特高压直流工程,新增跨省跨区输电能力超过2000万千瓦。为风电大规模开发和高效利用提供坚强支撑。

消纳成效如何?数据说话。

截至2016年底,国家电网经营区域新能源并网装机突破2亿千瓦,2016年全年,消纳清洁能源达11893亿千瓦时。国家电网调度范围内,16个省区的新能源成为第二大电源。

万亿电量中,特高压等跨区跨省输送通道发挥了至关重要的作用。2016年,通过特高压交易清洁能源电量就超过1000亿千瓦时,占特高压交易总量的七成多。

在2016年弃风率最高的甘肃,酒泉风电基地装机规模已超过1300万千瓦,亟待特高压发挥外送作用。国家能源局《关于支持甘肃省创建新能源综合示范区的复函》中明确要求,确保酒泉—湖南特高压直流工程年输送新能源电量占比40%以上。根据规划,该工程年送电可超过400亿千瓦时,40%则意味着工程年输送新能源发电超160亿千瓦时。这个可期的数字与2016年前10个月甘肃风电光伏发电量基本持平,会让酒泉陆上“三峡”、世界风库的美誉更加名副其实。

截至2016年底,包括国网“四交四直”特高压工程在内的国家电网纳入大气污染防治11条重点输电通道已全部开工。其中,投运不久的蒙西-天津南交流以及在建的锡盟-江苏、上海庙-山东直流工程都瞄准了内蒙古电源送出,三条输电高速路旨在将内蒙古风电等新能源送往华北、华东负荷中心。

2016年年底《电力发展“十三五”规划》和《风电发展“十三五”规划》发布,明确了“十三五”风电发展的总量目标,即到2020年全国风电装机达到2.1亿千瓦以上,并提出大力发展新能源,要优化调整开发布局,依托电力外送通道,有序推进“三北”地区可再生能源跨省区消纳4000万千瓦。这一系列特高压重点工程的建设,对西部、北部大型能源基地来说,将促进能源基地集约化开发,扩大风电、光伏发电等清洁能源消纳范围,加快当地资源优势向经济优势转化;对落点的京津冀鲁、长三角等地区,则对满足负荷中心的清洁用电需求、助力经济社会发展具有重要意义,让“无限风光”更多地并得上、发得出、能消纳。

提升电力系统平衡调节能力

加快建设抽水蓄能电站,提升系统调峰能力,持续完善调度支持系统,优化系统运行方式,发挥交易平台作用,扩大跨省跨区交易规模,是实现新能源高效消纳的重要保障2016年12月8日,辽宁清原、江苏句容、福建厦门、新疆阜康抽水蓄能电站开工。对于新能源快速发展的这些省区,四座电站的开工显得尤为重要。

数据显示,2016年,国家电网经营区63%的弃风电量发生在供暖期,低谷弃风电量又占总弃风量的80%。这主要是由于“三北”地区大风期与供暖期重叠,而“三北”地区电源结构单一,抽水蓄能等灵活调节电源比重低,供热机组不能深度调峰,保供热和新能源消纳矛盾突出。比如东北地区就出现了供热期火电最小技术出力超过最小用电负荷的情况,完全没有消纳风电的空间。

作为目前最具经济性的大规模储能设施,抽水蓄能电站就像清洁能源的“蓄水池”,在增强系统运行灵活性、保障电网安全的同时,为提高电网消纳能力提供了重要支撑。

近年来,抽水蓄能电站的建设步伐加快,截至2016年底,我国累计建成抽水蓄能电站装机容量达到2669万千瓦。。2016年,国家电网开工建设陕西镇安等5座抽水蓄能电站,合计装机容量715万千瓦,西北地区将结束无抽水蓄能电站历史。

在运抽水蓄能电站在上一个供暖季已充分彰显了价值。2015年,辽宁蒲石河、吉林白山和北京十三陵抽水蓄能电站负荷低谷抽水启动分别为1268、546、980次,累计消纳风电电量达33.5亿千瓦时。2016年,抽水蓄能电站平均综合利用小时数3185小时,同比增长78%,为有史以来最高,充分利用抽水蓄能电站调峰作用,增加消纳新能源电量103亿千瓦时。

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