增强电力系统灵活性才能提高风电接纳能力

中国电力报/2011年/11月/5日/第006版

风电

增强电力系统灵活性才能提高风电接纳能力

我国现行电源结构与大规模风电发展要求不匹配

国网能源研究院谢国辉

风电是众多电源供应的种类之一，风电不应该被隔离于电力系统之外被单独来衡量。当风电发展到一定规模的时候，是否能够进一步有效提升其开发利用水平，除必要的激励性政策措施到位之外，还取决于各国各地区电力系统的电源结构、电网基础等客观条件。

IEA（国际能源署）的研究表明，在现有技术条件下，不同国家电力系统接纳风电等波动性电源的比例均存在上限。例如，丹麦电力系统风电最大接纳比例不超过63%（风电发电量占用电量比例）。因此，如果需要进一步提高系统接纳风电能力的上限，则必须增加系统灵活调节资源，增强电力系统运行的灵活性。

配置与风电并网规模相适应的调节电源

风电出力的变动性将显著影响电力系统实时功率平衡，客观上需要电力系统配置与风电接入规模相适应的快速灵活调节电源（抽水蓄能、多年调节性能水电站、燃油燃气机组等），充分发挥灵活调节电源的快速启停特点，参与系统调峰、调频和调压，保障电网安全，降低电力系统接纳风电所面临的技术困难，支撑大规模风电并网发电和利用。

欧美等国家和地区的电源结构中，燃油、燃气、抽水蓄能以及具有调节性能的水电机组等具有灵活调节性能的比例相对较高。美国仅燃油、燃气和抽水蓄能发电机组的比重就接近50%，德国、西班牙的这一比例也分别达到20%和35%。风电发展较快的国家，往往伴随着调峰电源的同步发展。2001～2010年期间，西班牙风电装机容量增长了1775万千瓦，油气机组容量同期增长了1801万千瓦。我国现阶段电源结构以燃煤发电为主，灵活调节电源比重仅为5.6%。风能资源丰富地区的三北地区的电源结构以煤电为主，东北地区煤电比重超过80%，华北地区煤电比重超过90%。相对而言，我国现行电源结构与大规模风电发展要求之间存在着较大的不匹配。

实现风电更大范围的送出和消纳

满足大规模风电并网和送出客观上要求电网应具有坚强的网架结构、强大的输电能力和先进的控制技术。德国、西班牙电网通过220千伏及以上跨国联络线与周边国家实现了较强互联，风电消纳得到了欧洲大电网的有力支撑。丹麦电网与挪威、瑞典和德国通过14条联络线实现互联，挪威等国丰富的水电资源发挥了“蓄电池”作用，为丹麦风电起到了良好的调节作用。

转变电网发展方式，建设坚强可靠的电网，依托跨大区电网实现风电大规模输送和优化配置是未来促进大规模风电开发和消纳的客观需要和必然趋势。目前，以分散式风电接入配网为主的欧洲大部分国家日益面临着风电开发和利用的瓶颈，为实现2020年欧盟提出的可再生能源占一次能源的比重达到20%的宏伟目标，欧盟将未来可再生能源开发的焦点逐步转移到海上风电和荒漠太阳能上。

因此，为实现远距离可再生能源的接入和送出，欧洲国家纷纷提出了构建适应大规模海上风电和太阳能接入系统的跨大区电网。可以预见，未来在大规模可再生能源开发利用的驱动下，跨大区电网将服务于整个能源输送和优化配置，并为此做出巨大贡献。我国风能资源与负荷中心呈逆向分布，这一基本国情决定了我国必须建立大容量、远距离的能源输送通道，在全国范围实现风电的优化配置和消纳。

调动更广泛的需求侧资源参与系统平衡调节

风电是一种变动电源，如果没有快速灵活调节的资源参与系统平衡，难以保证风电电能得到充分消纳。因此，为提高大规模风电的消纳能力，客观上需要调动更广泛的系统资源，特别是通过需求侧响应来提高电力系统接纳风电的能力。

国外风电大国通过引入竞争性电力市场运行机制，配套相关电价机制等政策支持，调动需求侧资源充分参与风电消纳。例如，丹麦依托北欧电力市场机制，充分发挥电价响应和引导功能，积极发展风电供热，普及热泵设备和推广电动汽车，有效地拓展了风电利用领域，提高了风电的消纳能力。

目前，我国需求侧响应相对滞后，负荷需求刚性，尚没有真正建立起电力需求与电价的响应和联动机制。现有政策缺乏鼓励电力用户购买绿色电力的激励政策，用电结构短时期内难以改观。可见，提高需求侧响应激励，改善需求结构，是调动需求侧资源参与系统平衡调节的努力方向。