關(guān)于內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)3億千瓦大型風(fēng)電基地向華北、華東送電的建議

文 | 吳敬儒 王偉化

關(guān)于內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)3億千瓦大型風(fēng)電基地向華北、華東送電的建議

文 | 吳敬儒 王偉化

攝影：高石峰

加快開發(fā)利用風(fēng)電是我國增加清潔能源供應(yīng)、減少環(huán)境污染、戰(zhàn)勝霧霾急需采取的重要戰(zhàn)略措施

風(fēng)電是清潔可再生能源，開發(fā)技術(shù)成熟，經(jīng)濟性較好，上網(wǎng)電價每千瓦時0.51元－0.62元，高于煤電，低于天然氣發(fā)電。我國風(fēng)能資源豐富，據(jù)中國氣象局、國家發(fā)改委、財政部、國家能源局調(diào)查，我國風(fēng)能資源離地70m高度技術(shù)可開發(fā)容量2.57TW，近海水深5m－25m風(fēng)能資源約0.19TW。我國風(fēng)電發(fā)展很快，2013年并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量75.48GW，增長24.5%；電量140.1TWh，增長36.4%，居世界首位。世界風(fēng)電發(fā)展也很快，2013年風(fēng)電裝機達(dá)0.32TW，增長13.5%。

因起步較晚，我國風(fēng)電占比小，2013年風(fēng)電僅占發(fā)電裝機容量的6.05%，占發(fā)電量的2.62%，資源開發(fā)利用率2.7%，發(fā)展?jié)摿艽蟆?/p>

我國化石能源資源秉賦特點是煤多、油氣少，長期以來，能源結(jié)構(gòu)以煤為主，占70%－80%，造成污染嚴(yán)重。2012年我國一次能源消費36.17億噸標(biāo)煤，煤占67.1%，油18.4%，天然氣5.3%，非化石能源發(fā)電比例為9.2%（其中風(fēng)電0.97%）。近期我國東部沿海地區(qū)霧霾嚴(yán)重，PM2.5濃度大、時間長，已嚴(yán)重影響人民生活和身體健康。改善能源結(jié)構(gòu)、加快清潔能源發(fā)展已是一項十分迫切的任務(wù)。可再生能源中，水電在中、東部地區(qū)已基本開發(fā)完，待開發(fā)的主要在四川、云南、西藏，川滇水電只能滿足當(dāng)?shù)丶叭A中、南方電網(wǎng)部分發(fā)展需要，西藏水電開發(fā)尚需研究論證。太陽能發(fā)電成本高、性能和競爭力較差，宜根據(jù)電價承受能力及電網(wǎng)消納能力因地制宜地積極發(fā)展。風(fēng)電是清潔可再生能源，資源豐富，分布面廣，立足國內(nèi)，發(fā)電成本低于進口天然氣發(fā)電，建設(shè)快、效益好，可分期、分批建設(shè)，拉動內(nèi)需及就業(yè)，有利于各種資本進入，應(yīng)該優(yōu)先加快發(fā)展。

風(fēng)電是隨機性強的不穩(wěn)定電源，不能按照電網(wǎng)用戶用電需要發(fā)電，需其他電源配合運行調(diào)節(jié)，才能保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，向用戶正常供電，因此風(fēng)電發(fā)展受制于電網(wǎng)消納風(fēng)電的能力。采取有力措施增強電網(wǎng)消納能力是加大發(fā)展風(fēng)電的關(guān)鍵。一是研究改進電網(wǎng)中現(xiàn)有水電、火電設(shè)備的性能，增強調(diào)節(jié)能力；二是擴大風(fēng)電供電范圍，把風(fēng)電送入占比較小、用電量大的電網(wǎng)，增大電網(wǎng)消納風(fēng)電的能力；三是增加電網(wǎng)中調(diào)節(jié)蓄能容量。化學(xué)蓄能調(diào)節(jié)因容量小、成本高（每千瓦時2元－5元），只能少量試驗，大量實際可行的是建抽水蓄能電站。應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)運行需要配置必要數(shù)量的抽水蓄能電站容量，同步協(xié)調(diào)安排建設(shè)；四是加強需求側(cè)管理，改進用戶用電方式，增強風(fēng)電消納能力等。

在內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電基地向外送電是能源優(yōu)化配置的正確選擇

我國風(fēng)能資源豐富，但分布不均，資源富集地區(qū)用電少，用電發(fā)達(dá)地區(qū)資源很少，呈逆向分布。我國陸上風(fēng)能資源及2013年電力工業(yè)發(fā)電裝機容量、發(fā)電量分布概況如下：

我國陸上風(fēng)能資源集中在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆三省區(qū)，占全國83%，其中內(nèi)蒙古1460GW，占56.9%。用電發(fā)達(dá)的京津冀魯、華東、華中、南方電網(wǎng)當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源僅153GW，占6%，即使全部開發(fā)利用，也僅占目前用電量的8.3%，數(shù)量太少，不能滿足需要。海上風(fēng)能資源約190GW，開發(fā)難度、投資大、發(fā)電成本高（較陸上風(fēng)電貴一倍左右），宜在技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較好的地區(qū)擇優(yōu)開發(fā)，數(shù)量也不多。因此，加快開發(fā)利用風(fēng)電，必須采用發(fā)展當(dāng)?shù)仫L(fēng)電和在風(fēng)能資源豐富的內(nèi)蒙古、甘肅、新疆規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電基地大容量遠(yuǎn)距離向外送電并舉的方針。目前對后者重視不夠。現(xiàn)在，新疆、甘肅長距離向外輸送風(fēng)電剛起步，而風(fēng)能資源最豐富、向外送電條件最好的內(nèi)蒙古尚缺具體的建設(shè)大型風(fēng)電基地向外送電規(guī)劃和建設(shè)項目。目前，內(nèi)蒙古風(fēng)電發(fā)展主要用于本地電網(wǎng)，近期發(fā)展很快，2013年風(fēng)電裝機17.94GW，發(fā)電量37.6TWh，均居全國首位。

內(nèi)蒙古風(fēng)電向外送電有得天獨厚的條件，近鄰京津冀魯，距華東電網(wǎng)約2000km—2500km左右，均在特高壓交直流經(jīng)濟合理輸電范圍內(nèi)，加上輸電成本后的落地電價低于天然氣發(fā)電及部分海上風(fēng)電.京津冀魯及長三角地區(qū)發(fā)電以煤炭為主,霧霾污染嚴(yán)重，能源主要靠外來供給。因此，在內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電基地并向京津冀魯及華東電網(wǎng)輸送清潔可再生風(fēng)電的條件已成熟，是符合科學(xué)發(fā)展觀及市場決定資源配置的正確選擇。初步設(shè)想風(fēng)電建設(shè)規(guī)模300GW，發(fā)電量約610TWh，相當(dāng)于7個三峽工程發(fā)電量，每年可節(jié)省標(biāo)煤1.8億噸，沒有PM2.5污染，可減排二氧化碳4.8億噸；此外，資源立足國內(nèi)，可拉動內(nèi)需及就業(yè)，促進內(nèi)蒙古經(jīng)濟發(fā)展。這既增加了用電發(fā)達(dá)地區(qū)電力供應(yīng)，又可以減少環(huán)境污染、加快戰(zhàn)勝霧霾，是一項利國利民，功在當(dāng)代、利在千秋的宏偉工程。

表1 我國陸上風(fēng)能資源及2013年電力工業(yè)發(fā)電裝機容量、發(fā)電量分布

圖1 我國陸上風(fēng)能資源分省區(qū)分布示意圖

圖2 內(nèi)蒙古風(fēng)能資源分布示意圖

規(guī)劃方案初步設(shè)想

工程建設(shè)規(guī)模：內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機容量300GW，向華北、華東電網(wǎng)輸電的特高壓交直流輸電工程16回和配套抽水蓄能電站30GW、火電20GW及輔助設(shè)施。工程分二期進行建設(shè)，一期100GW，爭取2020年建成；二期新增200GW，總規(guī)模300GW，約在2035年左右完成。以后還可按照電網(wǎng)用電增長需要繼續(xù)擴大建設(shè)。

因風(fēng)電利用小時數(shù)只有2000多，而發(fā)電出力在50%以上的電量很少，只占10%左右，為提高長距離輸電工程經(jīng)濟性和電能質(zhì)量，可考慮合理棄風(fēng)，將風(fēng)電出力在裝機容量50%左右的容量稱為經(jīng)濟可用容量,使輸電利用小時數(shù)提高到4000h左右，且風(fēng)電特性有很大改善。向區(qū)外長距離輸電的特高壓交直流工程，均按輸送經(jīng)濟可用容量考慮安排。因向外輸電容量大，需要建設(shè)的特高壓交直流輸電線回路數(shù)較多，為節(jié)省輸電走廊均按同桿雙回建設(shè)。

（一）工程建設(shè)內(nèi)容及投資估算：風(fēng)電裝機容量300GW，電量約610TWh

1.建設(shè)8回1000kV特高壓交直流輸變電工程，向京津冀輸送風(fēng)電經(jīng)濟可用容量40GW（內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機約80GW），電量160TWh，相應(yīng)建設(shè)抽水蓄能電站約8GW、配套送受端交流輸變電工程及輔助設(shè)施。

2.建設(shè)內(nèi)蒙古至山東2回±800kV、容量10GW、長1500km左右的特高壓直流輸電工程，向山東電網(wǎng)供電，輸送風(fēng)電經(jīng)濟可用容量16GW（內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機約32GW），電量64TWh，相應(yīng)建設(shè)抽水蓄能電站約3.2GW，保輸電安全的配套火電站4GW（電量約20TWh），和配套送受端交流輸變電工程及輔助設(shè)施。

3.建設(shè)蒙東至華東電網(wǎng)2回±800kV容量10GW、4回土1100kV容量15GW、各長2000km—2500km左右的特高壓直流輸電工程，總?cè)萘?0GW，輸送風(fēng)電經(jīng)濟可用容量64GW（內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機約128GW），電量256TWh，相應(yīng)建設(shè)抽水蓄能電站12.8GW，火電約16GW（發(fā)電量約80TWh）和兩端配套交流輸變電工程及輔助設(shè)施。

圖3 2035年內(nèi)蒙古風(fēng)電3億千瓦時向華北、華東電網(wǎng)送電電網(wǎng)規(guī)劃示意圖

圖4 2020年內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機1億千瓦時向華北、華東電網(wǎng)送電電網(wǎng)規(guī)劃示意圖

4.內(nèi)蒙古電網(wǎng)本地供電風(fēng)電裝機容量約60GW，電量130TWh，配套建設(shè)抽水蓄能電站6GW及向電網(wǎng)供電交流輸變電工程。

5.工程總規(guī)模。風(fēng)電裝機容量300GW，抽水蓄能電站30GW，保直流輸電安全火電20GW，送受端配套交流輸變電工程及電網(wǎng)輔助設(shè)施。風(fēng)電發(fā)電量約610TWh，約需投資3.2萬億元。

（二）一期工程建設(shè)內(nèi)容： 風(fēng)電裝機容量100GW（包括內(nèi)蒙古現(xiàn)有風(fēng)電裝機容量17.94GW），電量約200TWh。

1.建設(shè)3－4回1000kV特高壓交流輸變電工程，向京津冀電網(wǎng)輸送風(fēng)電經(jīng)濟可用容量150GW－200GW（內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機約30GW－ 40GW），電量60TWh－80TWh，建設(shè)抽水蓄能電站約3GW－4GW及相應(yīng)配套交流輸變電工程及輔助設(shè)備。

2.建設(shè)蒙東至華東長三角地區(qū)兩回±800kV容量10GW的特高壓直流輸電工程，輸送風(fēng)電經(jīng)濟可用容量16GW（內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機約32GW），電量64TWh，配套建設(shè)為保證直流輸電安全穩(wěn)定運行的火電約4GW（發(fā)電量20TWh），抽水蓄能電站容量3.2GW及配套交流輸變電工程及輔助設(shè)施。

3.為滿足內(nèi)蒙古電網(wǎng)用電增長需要，本地用電風(fēng)電裝機由2013年17.94GW增加到28GW－38GW左右，配套建設(shè)抽水蓄能電站3GW－4GW及相應(yīng)配套交流輸變電工程及輔助設(shè)施。

以上約需投資共8700億元。

電網(wǎng)消納能力及經(jīng)濟效益分析

京、津、冀、魯和華東滬、蘇、浙、皖、閩五省市是我國經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)、用電量大、具有較強消納風(fēng)電能力，當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源不多，可以大量接受外來風(fēng)電，在優(yōu)先開發(fā)利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源和接納內(nèi)蒙古輸入風(fēng)電后，各電網(wǎng)風(fēng)電占用電量比例如下表：

在2020年一期工程完成時，風(fēng)電（包括本地風(fēng)電及內(nèi)蒙古輸入風(fēng)電）占比在京津冀電網(wǎng)為13.5%－16.3%，山東5.8%，內(nèi)蒙古17.6%－23.5%，華東電網(wǎng)5.13%。目前我國內(nèi)蒙古風(fēng)電占比已達(dá)17.2%，還有可能進一步提高，電網(wǎng)完全可以消納。2035年內(nèi)蒙古300GW風(fēng)電基地及送電配套工程全部建成時，風(fēng)電占比京津冀電網(wǎng)為21.4%，山東13%，內(nèi)蒙古25%，華東11.4%，在合理范圍內(nèi)也是可以消納的。國際能源署預(yù)測2050年世界風(fēng)電占比將達(dá)15%－18%，中國為15%－22%，部分國家規(guī)劃達(dá)40%以上。目前丹麥風(fēng)電占比已達(dá)30%，愛爾蘭25%。

同期新增風(fēng)電占新增用電量比例，2014年－2020年京津冀電網(wǎng)為37%－50.9%，山東13.2%，內(nèi)蒙古18.4%－34.8%，華東電網(wǎng)16.1%；2021年－2035年京津冀電網(wǎng)占22%－25%，山東29%，內(nèi)蒙古27.8%－33.8%，華東電網(wǎng)26.8%，為增加電力供應(yīng)減少污染發(fā)揮了重要作用。

表2 接納內(nèi)蒙古輸入風(fēng)電后各電網(wǎng)風(fēng)電占用電量比例

圖5 2013、2020、2035年京津冀、山東、內(nèi)蒙古、華東電網(wǎng)發(fā)電量、用電量占比圖

初步測算工程全部完成時，風(fēng)電發(fā)電量610TWh，折合標(biāo)煤1.83億噸，可減少煤炭消耗2.6億噸，減排二氧化碳4.87億噸；如替代天然氣發(fā)電可減少用氣約1220億立方米。

落地電價測算，不考慮風(fēng)電補貼，內(nèi)蒙古風(fēng)電計入棄風(fēng)損失后上網(wǎng)電價按每千瓦時0.55元算（含稅），加上輸電工程及輔助設(shè)施成本，至京津冀電網(wǎng)約每千瓦時0.65元，至山東電網(wǎng)約每千瓦時0.7元，華東電網(wǎng)每千瓦時0.7元－0.75元左右。與天然氣價每立方3元、發(fā)電上網(wǎng)電價約每千瓦時0.85元左右比較，是有競爭力的，且低于大部分海上風(fēng)電成本。由此，京津冀、山東、華東電網(wǎng)大量接納內(nèi)蒙古風(fēng)電是合理的。

需研究解決的問題

報告提出的在內(nèi)蒙古建設(shè)300GW風(fēng)電向華北、華東電網(wǎng)送電的方案僅是一個初步規(guī)劃設(shè)想，深度不夠，需進一步研究解決的問題很多，如風(fēng)電規(guī)模進度是否合適，向京津冀、魯、華東輸送容量和輸電方案是否可行，還需深入研究優(yōu)化；內(nèi)蒙古風(fēng)電300GW風(fēng)電基地如何規(guī)劃建設(shè)，如何分片集中外送；各電網(wǎng)消納風(fēng)電能力能否落實，有無可能進一步提高，以減少煤電發(fā)電量、減少環(huán)境污染。建議的新建抽水蓄能電站容量是否足夠，多少才合適；各電網(wǎng)大量接受風(fēng)電后對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行及經(jīng)濟性、電價的影響等。還需請領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門、專家共同研究落實并組織實施。最終規(guī)劃方案將會更加優(yōu)化和完善。

建議

1.建議國家發(fā)改委、國家能源局將在內(nèi)蒙古規(guī)劃建設(shè)300GW大型風(fēng)電基地向華北、華東電網(wǎng)送電項目布置電力規(guī)劃設(shè)計單位做可行性研究，組織有關(guān)部門研究、完善、落實，形成總體規(guī)劃。將規(guī)劃及有關(guān)項目分別列入各年度“十三五”及長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃并組織實施。一期工程爭取在“十三五”期間完成。望能早決策，為發(fā)展經(jīng)濟、減少污染、戰(zhàn)勝霧霾做貢獻(xiàn)。

2.加強內(nèi)蒙古風(fēng)電資源調(diào)查核實工作，提出開發(fā)建設(shè)300GW風(fēng)電中各個風(fēng)電場的實際優(yōu)化配置方案。向京津冀、魯、華東電網(wǎng)特高壓交直流輸變電工程的起點及輸電線走廊規(guī)劃方案。10GW－24GW風(fēng)電集中在一起時的風(fēng)電同時率及實際綜合風(fēng)電日、月、年發(fā)電特性曲線。按照性價比優(yōu)化原則確定經(jīng)濟可用容量比例。為確保直流輸電安全建設(shè)的火電廠及本地用抽水蓄能電站配置；各風(fēng)電場至外送特高壓直流換流站及交流1000kV變電站的各級電壓交流電網(wǎng)規(guī)劃方案；輔助設(shè)施及調(diào)度運行優(yōu)化方案等。

3.在京津冀、山東、華東電網(wǎng)需加快當(dāng)?shù)仫L(fēng)電開發(fā)，研究電網(wǎng)在保證安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的條件下，對風(fēng)電的消納能力及可能接受內(nèi)蒙古送來風(fēng)電的數(shù)量，規(guī)劃設(shè)想提出的方案是否可行？為平衡風(fēng)電不穩(wěn)定性需配套建設(shè)抽水蓄能電站比例、數(shù)量及優(yōu)化布局。輸電方案向京津冀電網(wǎng)用特高壓交流，向華東、山東電網(wǎng)用特高壓直流技術(shù)經(jīng)濟上是否優(yōu)化合理？受電端變電站、換流站如何配置，為保證直流輸電工程安全穩(wěn)定運行需配置的20%火電是否合適？能否再少些？接受內(nèi)蒙古風(fēng)電后對電網(wǎng)上網(wǎng)及銷售電價的影響。建議對電網(wǎng)接受大比例風(fēng)電及光伏發(fā)電后對安全穩(wěn)定經(jīng)濟的影響作物理、數(shù)學(xué)模型試驗研究。在風(fēng)電及光伏發(fā)電比例實際提高到20%以上后，對電網(wǎng)安全運行、影響及改進措施作深入細(xì)致科學(xué)的分析研究，為確定下一步發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，爭取可再生能源發(fā)電占比達(dá)到30%－40%以上。

4.研究大比例不穩(wěn)定電源電網(wǎng)提高安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行的措施，研究更大容量（5MW及以上）風(fēng)電機組的制造技術(shù)及推廣使用，研究±1100kV容量15GW的直流輸電技術(shù)等。

5.用深化改革辦法實施規(guī)劃。這是一項規(guī)模巨大，項目眾多、涉及面廣、技術(shù)先進、投資量大、效益明顯、十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，又可分成眾多子項目分期分批進行建設(shè)、經(jīng)營，較快取得效益。因此,用市場經(jīng)濟辦法引入競爭機制，鼓勵民營資本進入，用招標(biāo)辦法組織多家公司各種資本進入建設(shè)經(jīng)營，打破壟斷，必要時也可考慮組建幾家公司對向不同地區(qū)輸電的項目分別負(fù)責(zé)建設(shè)經(jīng)營管理，促進電力體制改革。為此,國家主管部門要做好項目總體規(guī)劃及深化電力改革的頂層設(shè)計并加強監(jiān)管。

6.此外建議研究甘肅、新疆及蒙西向華中、南方電網(wǎng)輸送風(fēng)電的規(guī)劃方案。

（作者單位：國家開發(fā)銀行）

攝影：王璐瑩