三北地區棄風限電現狀及出路探索

摘 要：文章針對三北地區的風電現狀進行了分析，并結合三北電網的實際情況分析了當前三北電網棄風消納存在的問題，指出風電發展和電網建設不匹配、風電發展與電網建設速度不同步、系統面臨的調峰壓力大和風電并網的相關政策法規不完善是三北電網棄風消納存在的主要問題，最后在分析的基礎上提出了相應的對策建議。

關鍵詞：棄風電力；棄風消納；三北電網；系統調峰；電網建設

作為一種清潔能源，風能的儲量很大。風力發電時，不會對現有能源造成任何消耗。另外，它在大氣和土壤中不排放任何污染物質，所以我國大力支持風力發電，然而風能的隨機性和間歇性，讓風力發電出現了反調峰，當風電整體并網后，風電反調峰性產生對調峰能力的巨大需求。所以，當風電全面并網時，風電無法與大部分電網的要求的調峰匹配，造成風電消納性能下降，因此各地產生了棄風限電狀況。

1 三北地區棄風限電現狀

三北地區的風能比我國大部分地區都要豐富，專家測算三北地區電網風電裝機至2016年會達到2600萬千瓦，三北地區風電裝機占全國20%。但是，三北電網風電消納性能到2016年仍然不到1800萬千瓦，因此依靠自身電網，三北電網無法消化所有將要開發的風電。這讓消納風電在三北地區變得極為困難，歸其原因，一是由于集中的三北風資源規模占全國很大比例，另外由于風資源離中心載荷較遠，風能的需求量沒有形成市場，這讓風電消納在三北地區變得十分棘手；二是由于隨機性和間隙性是風力發電的兩大特點，因此并網風電消納，要配合配套電網調峰建設，以便系統性電網調峰大部分一致。然而，由于人們往往使用火電供應，三北地區的調峰能力中火電能力比較差，所以棄風消納問題在三北地區常常阻礙三北地區風電方面的發展。

2 三北地區棄風限電存在的問題

三北地區擁有大量煤炭能源，造成了煤電在三北地區是主要電力。煤炭總裝機發電量中，2014年供熱機組裝機量中調峰不足的在三北地區將達到20%。此外，三北地區水電裝機中調節性水電機組所占比重很小，因此三北地區的電力結構，直接導致了三北地區系統統調峰性能不足。但是，由于風電發展逐漸規模化，帶給調峰體系很大壓力，另外，其反風電調峰特性造成電網調峰的難度增加。

2.1 不配套的電網建設和風電發展

電網建設與三北地區風電發展不匹配直接造成了棄風的消納問題突出，由于三北電力發展規劃和建設的沒有規劃，造成風電項目建設并沒有形成完整統一發展規劃，風電發展的配套輸變電工程沒有及時納入統一發展規劃，使得風電送出工程施工順序很難妥善安排，系統的工程建設更是難以保證。風電發展只重視建設，消納方向不明確，造成風電難以接入整體電網在建設初期問題嚴峻，即便接入之后，又因為配套工程建設不到位，使得風電發展后，三北地區目前的風電裝機比重超過已超過20%，但是受本地市場消納能力、區域性調峰能力受限、遠距離電力輸出建設較差等制約，產生大量棄風，其消納問題比較棘手。

2.2 受到限制的風電當地消納范圍

如今，風電消納在三北地區主要分布在省內，然而電網的火電裝機在三北地區過多，另外風電裝機容量大范圍地過快增長、輸電網架結構跨區建造滯后等問題，且負荷量大，沒有電力消耗能力，加上輸送往三北地區周圍的電力跨區輸電能力不足的問題嚴峻，以及風電裝機容量大規模快速增長滯后跨區輸電網架結構建設等原因，造成沒有足夠的電力將跨區風電往外省輸送輸送通道。

2.3 風電發展與電網建設速度不同步

如今，由于初審工作流程在三北地區風電項目中較短，另外，建設時間也比較短，造成風電大范圍短時間內共同增加，然而它相應的與電網相匹配的項目前期流程中審批時間比較長、流程復雜，建設周期長的問題也長期存在，令風電發展不能和電網建設的速度同步，加上違規分拆風電項目申請的問題在部分公司長期存在，風電建設項目集中建設，使得局部風電接入集中，一些風電項目也不同程度地存在提前啟動的現象。這些因素相互交叉，造成大量的風力發電項目建設完成后無法完全并入國家電網，這讓使三北地方棄風電量增加。

3 三北地區棄風限電的應對措施

三北地區的“棄風”限電現象十分普遍，文章針對三北地區“棄風”限電現象提出相應對策。為提高低效火電廠（機組）的積極性，節能發電調度電價不應低于發電企業的發電邊際收益。煤耗、煤價的變化對火電廠收益的影響都要遠大于節能調度電價、電量的變化。因此在節能發電調度過程中，火電廠仍應通過提高負荷率等手段以降低煤耗水平。低效機組因節能發電調度而損失了環保電價對其環保設施固定成本的補償、增加了啟停損失等變動成本。這些損失在當前的節能發電調度方案中并沒有明確補償。建議政府有關機構進一步完善節能發電調度電價定價機制及經濟補償辦法。通過調停臨界時間計算、低負荷全廠負荷優化分配等措施的實施，可提高機組的運行經濟性，對同類型機組也具有積極的指導意義。

3.1 加強跨區輸送電設備建設

與臨近的東部地區的其他省份的風能資源相比，三北地區的風電更加集中、開發簡單，三北地區因而將棄風外送，這是解決三北地區棄風消納問題的重要手段。三北地區可以將風電大范圍地輸送至區域電網內甚至其他區域電網，然后再進行消納。建議強化電力跨區聯動系統，加大建設跨區輸送電設備，集中建設距離遠、容量大和損耗低的特高壓工程，促進“風火聯合”的外送模式，使風電跨區往外省輸送。

3.2 加強電網發展統籌規劃

三北地區應統籌電網發展規劃，使得風電發展與電網建設速度一致，另外，需要在三北地區更好地進行電力發展建設和規劃，使風電項目建設在三北地區的規劃更加完整統一，三北地區需要及時統一發展規劃風電發展的配套輸變電工程，建設風電調度規劃，促進監管，不斷完善收購制度中的風電保障性，落實和細化各地風電監管措施和調度規范。

3.3 調整三北地區電力結構

風電并網系統建設使得運營成本加大，促進配套政策地完善，繼續挖掘火電裝機調峰能力中可進行系統調峰的部分，以此促進三北全面電網調峰的常規火電調峰能力，減少棄風限電的次數。火電廠可根據調度提供的發電計劃、節能發電調度發電量計劃，根據上述模型的計算結果，來選擇是否進行機組調停和調停機組數量，并與調度進行溝通。只要機組的調峰運行時間大于臨界時間，就應將機組停運，并將其負荷轉移到其他機組上，以提高負荷率。為了減少機組啟停損失，一方面應盡可能縮短機組啟停時間，另外也應盡可能減少啟停過程中的油耗、電耗。常規負荷優化分配是指根據總負荷指令，合理分配各臺機組的負荷，保證各臺機組運行在允許的負荷范圍內，并使得各機組的總耗煤量最小。如果純考慮基于煤耗量最小進行負荷分配，有些機組分配的負荷會低于脫硝系統的最低投運負荷，從而導致脫硝加價收益的損失。如果為了保證機組能投入脫硝，則其煤耗量又不是最優。因此需要比較脫硝加價收益和最佳煤耗量與脫硝煤耗量差值損失。

4 結束語

如今，因為系統調峰能力的缺失，在供熱期，系統負荷低谷階段在三北地區不斷出現限制風力發電輸出情況。長久來看，三北地區風資源越高，用電負荷越低。另外，由于冬季供暖需要，電力結構在三北地區不斷調整，造成電網系統調峰在三北地區壓力逐漸加大。針對三北地區風電資源開發利用中存在的風電開發利用水平低、棄風現象嚴重、風電投資項目收益水平低等突出問題，通過研究發現， 風電開發規劃和電網規劃不協調、本地消納能力有限、調峰能力和外送能力不足是導致上述問題的主要原因。對此，提出了以建立完善的政府統籌規劃機制為核心，以調動各發電用電企業積極性為載體，以就地消納為目標，輔以風電外送的政策建議，為政府和風電資源開發利用企業提供了決策參考。

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作者簡介：張海明（1977-），男，河北張家口人，大唐內蒙古鄂爾多斯硅鋁科技有限公司，工程師，本科學歷，研究方向：發電廠設備運行。