国内外风电弃风现状及经验分析

第40卷第3期2012年3

月

Vol．40No．3

Mar．2012

国内外风电弃风现状及经验分析

王乾坤

（国网能源研究院，北京100052）

摘要：从调峰能力不足、配电线路阻塞和输电容量不足等方面深入分析了风电弃风的主要原因，描述了近期美国、德国、西班牙和丹麦等世界风电大国的弃风现状，研究了上述国家风电弃风的管理及政策机制，并在此基础上提出了对我国风电弃风现象的基本认识。

关键词：风力发电；弃风；消纳；管理机制

作者简介：王乾坤（1983-），男，工程师，从事新能源政策、国际能源信息分析工作。

中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1001-9529（2012）03-0378-04

Update and Empirical Analysis of Domestic and Foreign Wind Energy Curtailment

WANG Qian-kun

（State Grid Energy Research Institute，Beijing100052，China）

Abstract：This paper analyzes the reasons for wind curtailment from the perspective of peaking capacity insufficiency，distribution congestion and transmission capacity insufficiency．Then it describes current situation of wind curtailment in some countries with large-scale wind power installations，such as the United States，Germany，Spain and Den-mark．Their various regulations for curtailment are also discussed，and finally some insights to the wind curtailment in China are presented．

Key words：wind power generation；wind curtailment；integration；

櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚櫚

regulation mechanism

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收稿日期：2011-12-28

本文编辑：王延婷

弃风在本质上是指风机处于正常情况下，电力调度机构要求部分风电场风机降出力或暂停运行的现象。近年来，随着我国风电连续5年翻番增长，风电并网特别是弃风限电问题一度成为各方关注的焦点。本文通过深入分析风电弃风的原因及国外弃风实践经验［1-4］，以期正确认识国内风电弃风问题，探求减少风电弃风，促进风电科学发展的解决策略。

1风电弃风的原因分析

弃风问题在本质上是电力系统对风电的消纳能力问题。风电作为清洁能源，在优先调度的前提下，当系统平衡能力不足时就会出现弃风。弃风发生的原因分为以下3种。

（1）调峰能力不足导致弃风

风资源的不确定性导致风电出力具有波动性，可预测性差，需要其他电源提供备用和调峰服务，满足风电并网消纳的需要。当系统内风电所占比例较小时，电力调度机构可通过降低其他电源出力来实现系统实时平衡。随着风电并网规模的不断增加，风电占最小负荷的比例逐步提高，局部地区风电出力可能超过负荷需求。核电、热电

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等机组在系统中主要承担基荷功能，必须持续运行，更增加了系统调峰难度。在其他电源降出力达到极限后，为了保持系统的安全稳定，必须对风电出力进行限制。

（2）配电线路阻塞导致弃风

风资源丰富区往往地理位置较为偏远，处于电网末端，配电网结构比较薄弱。风电出力波动性较大，对配变电设施的容量裕度和坚强度提出了更高要求，客观上需要同步加强配电网升级与改造。但由于近年风电发展速度过快，电网投资建设往往跟不上风电发展的步伐。风电项目建设周期短，通常首台机组建设周期仅为6个月，全部建成约需要1年，而配电网工程建设周期长，常常滞后于风电场的开发建设。在配套配电网升级改造完成之前，电力调度机构不得不在线路阻塞情况下控制风电出力。

（3）输电容量不足导致弃风

尽管各国风电发展模式有所不同，但局部地区风电开发相对集中是很多国家的一大特点或趋势。在本地消纳能力不足的情况下，为了防止局部风电窝电，有必要对大规模风电的集中开发的风电实行外送消纳，此时提高输电容量特别是跨区联络线容量就显得至关重要。但从现实情况来看，虽然各国都在加强电网规划建设，但是跨区跨国电网建设既面临管理体制制约，也存在协调难度大、建设周期长等现实困难。在跨区联络线输送容量不足的情况下，弃风也就已成为电力调度机构不得不采取的行为。

2世界部分风电大国弃风现状

美国能源部可再生能源实验室（NREL）全球弃风调查报告显示，美国、德国、西班牙、丹麦等世界风电发展水平较高国家均存在不同程度的弃风。但是截至目前，世界各国之间尚未就弃风电量计算方法达成一致，即使同一个国家内不同电网公司之间具体做法也有差异。由于各国以及不同电网公司统计口径存在差异，所以统计数据只反映弃风的大致水平和趋势，并不完全具有可比性。

2．1美国

截至2010年底，美国风电装机容量达到42200MW，风电发电量占总消费电量的2．3%。美国电网是由东部、西部和德克萨斯州三大同步电网组成，三大同步电网之间以及联邦州之间联络线容量较小，客观上对风电的平衡和消纳造成了困难。2008 2010年，全国风电弃风电量约占潜在发电量的5%。其中，德克萨斯州风电装机容量已经超过10000MW，其输电容量不足导致的弃风已经相当严重，美国弃风主要发生在该州。2009年，德克萨斯州电网（ERCOT）平均每天弃风100 2000MW，最大达到3900MW，全年弃风电量达到潜在发电量的17．1%。2010年，由于新的输电线路投入运行，弃风困境有所缓解，全年弃风电量所占比例下降至7．7%。尽管如此，其他地区弃风比例却在快速增长，科罗拉多州电网弃风比例从0．6%上升到了2．2%，中西部独立输电网运营商（MISO）区域从2．2%提高到了4．4%。2．2德国

截至2010年底，德国风电装机容量达到27210MW，风电占总消费电量比例达到6．5%。德国风电场主要集中在北部和东北部地区，而电力负荷中心在西部和南部。尽管与欧洲其他国家电网联系较为紧密，国内灵活电源比例比重也较大，但是国内东西向和南部向的输电容量相对不足，不能满足风电全国范围内消纳的需要，因此在局部地区，特别是在夜间风电大发时段，弃风情况时有发生。2004 2006年，德国累计弃风电量达到7400万kW·h，弃风比例低于1%。2009年，全国弃风电量达到7400万kW·h，占当年风电发电量的0．2%。初步分析表明，随着装机规模的扩大，2010年弃风状况更为严重。

2．3西班牙

截至2010年底，西班牙风电装机容量达到20680MW，风电占总消费电量的比例达到16.5%，瞬时风电已经占到电力负荷的54%。西班牙拥有相当规模的燃气、燃油和抽水蓄能电站，为实现风电大规模并网消纳提供了充裕灵活的电源支撑。尽管如此，西班牙仍然存在一定程度的弃风现象。2009年，西班牙弃风电量达到5400万kW·h，占潜在发电量的0．15%。2010年，弃风电量达到3．15亿kW·h，占潜在发电量的比例提高到了0．7%。在全部弃风电量中，调峰能力不足、配电线路阻塞和输电容量不足分别占64%、27%和9%。西班牙电网公司（REE）预计，到2016年全国弃风电量可达到16亿kW·h，占潜在发电量的2．2%，到2020年该比例将可能上