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【光伏观察】太阳能等新能源发展深度探讨

发表于:2012-10-17 13:45:55    

三、方式与比较

(一)关于集中开发与分散开发的比较问题。

主张集中开发新能源的观点认为,中国北方土地辽阔,风能光能资源非常丰富,但电力负荷小,电网薄弱,不能按照欧洲那种“分散上网,就地消纳”的模式发展,只能是采用“大规模—高集中—远距离—高电压输送”的发输模式。

如果可以无条件地开发某地资源,上述观点无可非议。然而,开发资源必定要受到技术经济等方面诸多条件的制约,在一定发展阶段内,“丰富的资源”并不是都能够开发利用的。最基本的方法还是做技术经济综合比较,考虑上述新能源特性和科学道理,以寻求技术可行、经济合理的最佳模式和方式。我国在发展实践中已经收获到一些经验和教训,应该及时总结。

目前风电发展关键问题是电网消纳。北方风电集中开发地区大都遭遇较严重的弃风限电问题,东北一些地区冬季弃风限电比例已近50%,西北主要风场因数次脱网事故,目前限电竟高达70-80%。风能资源最好的一些地区,设备年利用小时数还不到1400。

当前在西部地广人稀、用电负荷很小的地区又掀起了集中大规模建设太阳能发电的热潮,其电力消纳同样遇到远送的问题,有的要输送700-800公里才到省负荷中心,而省内又无力全部消化,还要向东部输送……。光伏发电年利用小时数仅1700左右,在荒漠地区开发比风电还“稀薄”的电能,同样需要为层层升高电压而配套新建一系列高压、超高压甚至特高压输变电装置,才能将昂贵的光电输送到上千公里甚至数千公里以外去使用。

在远离用电负荷中心的地区集中开发建设巨型风电场和光伏电站,优点是项目建设、管理的效率较高。如果经论证具备经济合理性,当然不失为一种高效率开发模式。应当说,开发模式涉及许多技术经济比较问题,实际上是对上述“能量块”与“能量膜”开发利用方式的区别和比较问题:

(1)为远距离输送风电光电,需要层层升高电压,配套新建从10千伏至750千伏之间各个电压等级全套输变电设施。以某风电场300万千瓦项目投资概算为例,风电本体投资225亿元,另配套送变电工程投资高达66.7亿元。而且这66.7亿元投资中尚未包括受端电网从750千伏至10千伏之间层层降压所需新增输变电投资。相比之下,以低电压分散接入系统的风电项目,新增输变电投资就少得多。

(2)风电设备发电年等效利用小时数约为2000多,光电更少,由此连带降低了输电系统效率。加之输送昂贵的风电光电,长距离线损和层层变损对输电经济性影响颇大,过网费进一步降低了经济竞争力。而就地消纳的新能源电力就没有这些成本。

(3)在最高电压等级的电网上注入随机波动的能量流,有点像在“主动脉系统”里随机地供应间歇性“血流”,对整个大系统,特别是受端电网安全稳定运行和电能质量带来较大负面影响。这个问题国外不存在,国内以往未曾遇到,没有经验。

(4)蒙西电网现有风电装机777万千瓦,其中82%的容量以220千伏电压等级接入系统,其余以110千伏接入。按此,蒙西风电集中程度已经超过美国,并因此出现一定的弃风现象,发电企业也时有抱怨。然而该网2011年10月15日却出现了全部日电量中风电电量占24%的纪录,达到世界先进水平。蒙西电网是地方企业,是个纯火电系统,加之冬季燃煤热电联产“硬负荷”比重甚大,除已建成的“点对网”煤电东送通道外,没有风电外送手段。蒙西地区能够在诸多困难条件下,发展风电取得如此成绩,是意味深长的。稍加分析可见,一方面地方政府对地方企业的管理具有“直接优势”,管理目标与发展风电目标一致,即:要的就是电量,“风电优先、煤电让路”的节能原则由此得以实现。相比蒙西,其他不少地区还在执行对各类发电机组“计划内、计划外发电量平均分配指标”、“计划内外电量价格差别” 等名目繁多的行政指令。这些“发电机会均等”的计划办法貌似公允,所起作用恰恰是保护化石能源而浪费新能源;另一方面,蒙西电网以220千伏电压等级为主消纳风电,对电网动态特性的不利影响远小于在500千伏最高电压等级配置风电,也是不容忽视的成功因素。尽管如此,220千伏电压对运行风电来说仍然偏高,蒙西地区电量比例超过20%的时段有限,平均不到10%,弃风数量增加和给电网运行带来的困难亦不容忽视。总体看,这样发展风电已趋于极限。

(5)值得一提的是,2010年有企业在蒙西达茂旗某个大的风电场附近做了个试验。在一座35千伏配电变电站墙外建设了4台1.5兆瓦风电机组,直接接入用电端。经过一段时间运行,结果令人振奋。这4台风机因无需建设场内送变电工程,造价比相邻风电场低1300元/千瓦,节省建设投资16%。风机日常出力与变电站平均负荷相当,发电量直接消纳,不用升压返送,直接替代了煤电供电量。特别是由于接入电压等级很低,对蒙西电力系统运行主要参数没有影响,从未出现“被弃风”情况,折算年发电利用小时数达2500左右。而在其不远处以220千伏电压接入高压系统的大风场,时有弃风限电,发电利用小时数明显低于试验机组。

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