我國風電發(fā)展現狀及問題分析

沈渡

摘 要：我國風電資源豐富，大力發(fā)展風電是我國調整能源結構、實現減排目標的重要能源發(fā)展戰(zhàn)略。目前，我國風電已進入規(guī)模化快速發(fā)展階段，取得了舉世矚目的發(fā)展成就，并呈現出廣闊的發(fā)展前景，但同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在概述我國風電發(fā)展現狀、發(fā)展前景的基礎上，本文深入分析了我國風電發(fā)展面臨的問題，以及風電并網所帶來的若干影響。最后提出了我國風電發(fā)展對策。

關鍵詞：發(fā)展現狀；存在問題；接入電網；對策

0引言

隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，作為一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電越來越受到人們的重視。發(fā)展風電對于保障能源安全，調整能源結構，減輕環(huán)境污染，實現可持續(xù)發(fā)展等都具有非常重要的意義。我國風力發(fā)電的發(fā)展呈現以下特點：①風電總裝機容量快速增長，風電在電網中所占比重不斷增加。②單個風電場裝機容量不斷增加。③風電場接入電網的電壓等級更高。④風電機組的種類不斷增多，風電機組單機容量不斷增大。電力系統(tǒng)是一個復雜的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。風電是一種間歇性、波動性電源，大規(guī)模風電的接入對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來新的挑戰(zhàn)。本文對我國風電發(fā)展現狀進行了分析，并分析了我國風電發(fā)展遇到的問題和風電接入電網遇到的問題，并提出了應對措施。

1我國風電開發(fā)現狀

1.1 風電資源概況

我國幅員遼闊，陸疆總長達2萬多千米，還有18000多千米的海岸線，邊緣海中有島嶼5000多個，風能資源十分豐富[1]。對風能資源實行精確探測是一項十分復雜的任務，據國家氣象局最新初步估計[2]，我國陸上離地面50米高度達到3級以上風能資源的開發(fā)量約23.8億KW，因此，我國風能資源累計近26億KW。

1.2 風電資源開發(fā)現狀

我國早在1986年就開始著手風能資源開發(fā)，但受資金和技術的制約，早期風電發(fā)展緩慢。進入21世紀后，我國已將大力發(fā)展清潔可再生能源提到了十分突出的位置，并從立法、政策扶持、加大投資等多個層面，全面加強了對風電等可再生能源的開發(fā)力度，風電場工程規(guī)劃從過去的幾萬千瓦級發(fā)展到了千萬千瓦級。

2我國未來風電發(fā)展態(tài)勢及面臨的主要問題

2.1 風電設備質量有待提高

有資料顯示，我國風電機組利用率在20%左右，而國際標準在25%～30%左右，特別是大功率風電機組制造技術尚待攻關突破。因此，盡管我國2010年的風機裝機容量超過了美國，但發(fā)電量只有500億KW時，仍低于美國。

2.2 風電并網面臨瓶頸

我國95%以上的風能資源集中在在三北和東部沿海，而2/3的需求在中東部地區(qū)，風電無法就地消納，因此采取的是大規(guī)模、集中開發(fā)、遠距離、高電壓輸送的發(fā)展道路。風電還無法像其它常規(guī)電源那樣對其出力進行安排和控制，從而增加了電網調度的難度。

2.3 風電開發(fā)成本偏高

在世界范圍內，風電從技術上來說已經成熟，但是相對于傳統(tǒng)發(fā)電方式來說，其開發(fā)成本仍明顯偏高。在我國，由于未掌握風機設備制造的關鍵技術，導致風電成本居高不下，尤其是海上風電，成本達到了1.0元/kWh以上。目前，大部分風電場離開國家補貼和優(yōu)惠政策就不可能盈利，更談及不上快速發(fā)展。

2.4 國家扶持政策及配套體系有待完善

為了促進風電發(fā)展，盡管我國出臺了一些扶持政策，取得了良好效果，但是與風電產業(yè)的發(fā)展形勢相比，產業(yè)服務體系比較薄弱。現有風電項目的招標機制、清潔能源的稅收激勵機制、減少碳排放的補貼機制等尚存在不完善或不到位，甚至缺失等問題，需要進一步從政策及配套體系上予以規(guī)范和完善。

3 大規(guī)模風電接入電網引起的問題

3.1 無功/電壓問題

一般風電機組及其送變電線路需要消耗一定的無功功率，無功功率需求量與風電機組的類型及風電功率的大小有關。風電場輸出功率波動會引起鄰近的節(jié)點電壓變化。

3.2 暫態(tài)穩(wěn)定性問題

電力系統(tǒng)正常運行的必要條件是所有發(fā)電機保持同步，但是對于有大量風電的系統(tǒng)，因為大量小慣量的風電機組代替了常規(guī)機組，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性也發(fā)生了一些變化。

3.3 頻率穩(wěn)定問題

大量風電功率的波動增加了系統(tǒng)調頻的難度，而系統(tǒng)頻率的變化又會影響風電機組的運行狀態(tài)。各國風電接入系統(tǒng)都要求風電機組能夠在一定的頻率范圍內正常運行，頻率超過一定范圍后限制出力運行或延遲一定時間后退出運行，以維護系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。

3.4電能質量問題

風電機組的一些固有特性，如風剪切、塔影效應、葉片重力偏差以及偏航誤差和風速的波動等，會造成風電場的電壓波動，進而引發(fā)可察覺的閃變。

4 我國風電產業(yè)的發(fā)展對策

4.1進一步加強產學研緊密結合，不斷提高風電產品質量與技術水平。建立研制大型風電機組整機及關鍵零部件的產學研戰(zhàn)略聯盟[4]，充分發(fā)揮高校、科研單位和企業(yè)各自的優(yōu)勢與特點。

4.2進一步加強統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜地實行規(guī)模開發(fā)與分散開發(fā)相結合。為了促進我國風電發(fā)展的有序化、科學化和高效化，我國應在全面總結近年風電快速發(fā)展成就的基礎上，進一步從國家層面、區(qū)域系統(tǒng)層面，做好風電發(fā)展的綜合規(guī)劃。

4.3加強風——光互補發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)，這既可保證系統(tǒng)供電的可靠性，又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價，即在晴天可利用太陽光照發(fā)電，產生電能；陰雨天和夜晚可利用風力發(fā)電，產生電能。

5 結論

風力發(fā)電在世界范圍內得到了廣泛的開發(fā)和利用，利于緩解能源危機和環(huán)境壓力，具有良好的發(fā)展前景。面對前所未有的機遇，我國應在總結經驗的基礎上，跟蹤世界前沿，不斷調整我國風電發(fā)展策略，加大對風電科技的研發(fā)投入力度與政策支持，促進我國風電資源的有序開發(fā)和產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。本文分析了近年來國內風電發(fā)展的現狀，分析了風電發(fā)展的問題和風電接入電網帶來的無功/電壓、暫態(tài)穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電能質量問題。最后對我國風電發(fā)展提出了建議。對于這些問題，仍需在現有的研究成果上進一步尋求合理解決相關問題的措施，從而促進我國風電的可持續(xù)的科學發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉羊旸，張辛欣.我國風能資源詳查取得新進展[J].中國能源報，2010-01-11.

[2]李俊峰，施鵬飛，高虎，等.中國風電發(fā)展報告2010[M].海南：海南出版社，2010.

[3]白建華，辛頌旭，等.中國風電開發(fā)消納及輸送相關重大問題研究[J].電網與清潔能源，2010，26（1）：14-17.

（作者單位：華北電力大學）