陜西電網(wǎng)新能源消納問題研究

2018-09-28 05:26:14姚金雄王芝麟

西北水電 2018年4期

姚金雄，王芝麟，張涵

(國網(wǎng)陜西省電力公司,西安 710048)

0 前言

“十二五”期間，中國新能源快速發(fā)展，取得了舉世矚目的成績[1]，2016年，中國風(fēng)電、太陽能發(fā)電新增裝機5 384萬kW，同比增長10.4%。截至2016年底，全國風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機容量達(dá)到2.26億kW，占總裝機的14%，2011—2016年年均增長40.1%。風(fēng)電、太陽能發(fā)電量3 072億kWh，占總發(fā)電量的5%，2011—2016年年均增長35.6%。

受資源地域限制，中國新能源呈集中式大規(guī)模開發(fā)態(tài)勢，80%左右的新能源裝機都集中在“三北”地區(qū)(華北、東北、西北)[2]。截至2016年底，“三北”地區(qū)累計風(fēng)電裝機容量11 474萬kW，占全國風(fēng)電裝機的77%。內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、河北、寧夏、山東、山西、云南、遼寧9個省區(qū)裝機容量超過600萬kW。其中，內(nèi)蒙古風(fēng)電裝機超過2 000萬kW，新疆、甘肅、河北風(fēng)電裝機超過1 000萬kW。

從新能源消納的棄風(fēng)棄光電量來看，全國80%的棄風(fēng)電量和棄光電量也都集中在“三北”地區(qū)。截至2016年底，西北地區(qū)甘肅[3]、寧夏、新疆棄風(fēng)、棄光率超過了10%；青海棄光率也超過了10%。目前，棄風(fēng)棄光已成為社會各界關(guān)注的熱點，如何兌現(xiàn)中國政府向國際社會做出的2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%的莊重承諾，破解棄風(fēng)棄光問題，事關(guān)新能源發(fā)展和節(jié)能減排目標(biāo)的順利實現(xiàn)[4]。

圖1 2010—2016年全國新能源裝機容量統(tǒng)計圖

圖2 2010—2016年全國新能源發(fā)電量統(tǒng)計圖

本文在陜西電網(wǎng)新能源消納基本情況的基礎(chǔ)上，分析了陜西電網(wǎng)新能源消納存在的問題，有針對性地提出了解決陜西新能源消納的建議和措施。

1 陜西電網(wǎng)新能源發(fā)展概況

陜西新能源起步較晚，但發(fā)展非常迅速，國家電網(wǎng)陜西電網(wǎng)(以下簡稱網(wǎng)內(nèi))從2011年開始陸續(xù)有新能源投入，2016年風(fēng)電、太陽能發(fā)電新增裝機239萬kW，同比增長128.7%。截至2016年底，網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機容量達(dá)到425萬kW，占總裝機的12.4%，2012—2016年年均增長120.0%。風(fēng)電、太陽能發(fā)電量48億kWh，占總發(fā)電量的4%，2012—2016年年均增長128.3%。

2016年網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電裝機容量179萬kW，同比增長57%，占電源總裝機的5.3%，2012—2016年年均增長97.9%。年發(fā)電量28億kWh，同比增長59%，占總發(fā)電量的2.3%，2012—2016年年均增長107.6%。

2016年網(wǎng)內(nèi)太陽能發(fā)電裝機容量246萬kW，同比增長242%，占電源總裝機的7.3%，2012—2016年年均增長194.7%。年發(fā)電量20億kWh，同比增長264%，占總發(fā)電量的1.6%，2012—2016年年均增長247.7%。2010—2016年陜西電網(wǎng)新能源裝機容量和發(fā)電量的統(tǒng)計見圖3、4。

圖3 2010—2016年網(wǎng)內(nèi)新能源裝機容量統(tǒng)計圖

圖4 2010—2016年網(wǎng)內(nèi)新能源發(fā)電量統(tǒng)計圖

截止2017年2月底，全省新能源發(fā)電裝機容量631萬kW(網(wǎng)內(nèi)474萬kW、陜西地方電網(wǎng)156萬kW)。其中風(fēng)電裝機273萬kW(網(wǎng)內(nèi)198萬kW、陜西地方電網(wǎng)75萬kW)；太陽能發(fā)電裝機357萬kW(其中網(wǎng)內(nèi)276萬kW、陜西地方電網(wǎng)81萬kW)，陜北地區(qū)裝機占比在86%以上。

“十三五”期間，陜西新能源還將保持快速發(fā)展。截止2016年底，進(jìn)入國家風(fēng)電核準(zhǔn)計劃、省市已備案光伏合計1 594萬kW，陜北占83.0%；其中已辦理接入申請1 029萬kW，陜北占85%。此外，延安提出建設(shè)新能源基地，榆林、渭南、銅川提出光伏領(lǐng)跑者基地申請，新能源發(fā)展意愿達(dá)2 619萬kW。

2 陜西電網(wǎng)新能源消納問題分析

電力系統(tǒng)具有發(fā)、供、用同時完成的特性，電力系統(tǒng)平衡的原則是跟蹤負(fù)荷變化、調(diào)節(jié)常規(guī)電源出力，從而保持動態(tài)平衡。由于新能源出力的隨機性和波動性，其高比例接入電力系統(tǒng)后，增加了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的負(fù)擔(dān)，常規(guī)電源不僅要跟隨負(fù)荷變化，還需要平衡新能源的出力波動[5]。新能源出力超過系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍時，必須控制出力以保證系統(tǒng)動態(tài)平衡，從而導(dǎo)致棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象發(fā)生。綜合來看，新能源消納與市場規(guī)模(負(fù)荷水平、負(fù)荷特性)、電源調(diào)節(jié)性能(最大技術(shù)出力、最小技術(shù)出力)、電網(wǎng)互聯(lián)互通[6](聯(lián)絡(luò)線外送能力)、市場機制及政策等幾個因素高度相關(guān)，陜西新能源消納目前主要存在以下問題。

2.1.1 對照品溶液的制備精密稱取白藜蘆醇對照品于量瓶中，用乙醇溶解并定容，制得含白藜蘆醇1.00 mg/mL儲備液。

(1) 陜西新能源主要集中在陜北，開發(fā)條件好，發(fā)展快、規(guī)模大，但距離關(guān)中負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)輸送能力有限，存在難以就地消納的問題。

(2) 陜北地區(qū)電源結(jié)構(gòu)單一，主要以火電為主，且小火電比例高，兩家管電的現(xiàn)實存在使得火電機組未實行統(tǒng)一調(diào)度，小火電機組利用小時數(shù)高，特別是自備機組未參與調(diào)峰，進(jìn)一步降低了電網(wǎng)電源靈活調(diào)節(jié)能力和新能源就地消納能力。

(3) 伴隨著近幾年受全國經(jīng)濟增速放緩影響，陜北地區(qū)經(jīng)濟增長乏力，用電增速減慢，電力市場負(fù)荷增長緩慢，進(jìn)一步加劇了新能源消納矛盾。

(4) 根據(jù)陜西新能源消納能力相關(guān)研究成果，在考慮西北主網(wǎng)向陜西提供200萬kW調(diào)峰支援、2018年陜西電網(wǎng)建成陜北～關(guān)中750 kV二通道、2019年建成投運陜北直流外送通道等邊界條件下，“十三五”期間，陜西電網(wǎng)新能源消納能力約648～1 541萬kW。目前全省投產(chǎn)新能源631萬kW，接近近期新能源消納能力648萬kW，但目前已累計辦理接入申請1 029萬kW，遠(yuǎn)超過近期消納能力。

(5) 陜西從2016年二季度開始棄風(fēng)、棄光，月最大棄風(fēng)、棄光率分別為12.9%和14.5%，全年棄風(fēng)、棄光率分別為6.5%和6.6%。2017年隨著在建的風(fēng)電項目、太陽能發(fā)電項目陸續(xù)投運，將進(jìn)一步加重棄電問題。經(jīng)初步測算，預(yù)計2017年棄風(fēng)率23.9%、棄光率30.1%，將難以滿足國家新能源全額收購( 棄風(fēng)棄光率不超過5%)要求。

3 陜西新能源消納措施研究

新能源消納問題的解決要多措并舉、綜合施策，需要政府、發(fā)電企業(yè)和用戶等各方主體共同努力。電源環(huán)節(jié)要加強調(diào)峰能力建設(shè)[7]，提高抽蓄、燃?xì)獾褥`活調(diào)節(jié)電源比例，推動煤電機組調(diào)峰能力改造，提高供熱機組調(diào)峰深度；電網(wǎng)環(huán)節(jié)要加快跨省跨區(qū)通道建設(shè)，擴大可再生能源配置范圍，統(tǒng)籌發(fā)揮大電網(wǎng)配置及平衡能力[8]；用戶環(huán)節(jié)要推進(jìn)電能替代，用市場辦法引導(dǎo)用戶參與調(diào)峰調(diào)頻、主動響應(yīng)可再生能源出力變化。

陜西電網(wǎng)“十三五”期間解決新能源消納的具體建議措施如下。

(1) 挖掘潛力，努力提高陜北新能源就地消納能力。采用嚴(yán)控新增小火電、關(guān)停環(huán)保不達(dá)標(biāo)機組、對小火電實施“雙控”管理等措施[9]。陜西全省小火電裝機約768萬kW，占省內(nèi)火電總裝機的23.93%，按照“十三五”全省煤電淘汰落后產(chǎn)能計劃，全省關(guān)停總?cè)萘績H80萬kW，占比僅為11%。因此，必須嚴(yán)格落實國家能源局發(fā)布的關(guān)于“十三五”煤電淘汰落后產(chǎn)能建議，進(jìn)一步加大小火電治理力度，并推進(jìn)自備機組參與調(diào)峰，增加電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，為新能源發(fā)展挖掘出更大空間；同時加快斷開陜西地方電網(wǎng)引接外省電源，進(jìn)一步提高當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷規(guī)模，從而提高新能源消納能力。

(2) 加快“十三五”電網(wǎng)重點工程陜北～關(guān)中750 kV二通道建設(shè)。陜北～關(guān)中750 kV二通道是將陜北新能源送往關(guān)中消納、解決陜北新能源消納問題的重要舉措，項目跨越榆林、延安、銅川、咸陽、西安5個地市，建設(shè)規(guī)模大、協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)多，需要沿線各單位從項目建設(shè)管理角度加大屬地協(xié)調(diào)力度，加快工程建設(shè)進(jìn)度，將現(xiàn)有陜北至關(guān)中的輸送能力從260萬kW提升到650萬kW。

(3) 加快抽水蓄能電站建設(shè)。2016年8月5日，陜西開工建設(shè)了鎮(zhèn)安抽水蓄能電站，增加電網(wǎng)調(diào)峰能力140萬kW。鎮(zhèn)安抽水蓄能電站的早日建成投產(chǎn)，勢必將增加陜西電網(wǎng)靈活的調(diào)節(jié)能力，能進(jìn)一步促進(jìn)陜西新能源的發(fā)展。

(4) 加快“十三五”陜西外送通道建設(shè)，爭取新能源在更大范圍內(nèi)消納。加快開展陜北～湖北特高壓直流輸電工程前期工作，爭取早日核準(zhǔn)并開工建設(shè)，充分發(fā)揮大電網(wǎng)配置及平衡能力，為陜西新能源發(fā)展提供更大的空間。2020年，在全省負(fù)荷3 453萬kW、電源總規(guī)模8 175萬kW、西北支援調(diào)峰200萬kW條件下，依托陜北～湖北特高壓直流輸電工程的新能源打捆外送能力，陜西可滿足省內(nèi)1 380萬kW新能源消納需求。

(5) 全面推進(jìn)電能替代，大力發(fā)展電動汽車等多領(lǐng)域電能替代項目，力爭“十三五”實現(xiàn)電能替代電量140億kWh，進(jìn)一步加大電網(wǎng)接納新能源的能力。提高各級電網(wǎng)智能化水平，提升源網(wǎng)荷友好互動水平，鼓勵用戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)和市場交易，增強電網(wǎng)對新能源大規(guī)模接入的適應(yīng)能力[10]。

4 結(jié) 語

“十三五”期間，國家高度重視新能源發(fā)展，把清潔能源發(fā)展作為推動供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要舉措。

國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃提出，2020年全國風(fēng)電裝機2.1億kW以上，太陽能發(fā)電裝機1.1億kW以上。根據(jù)陜西電網(wǎng)“十三五”規(guī)劃，預(yù)計到2020年，陜西風(fēng)電裝機將達(dá)到880萬kW、光伏裝機將達(dá)到500萬kW，到2030年，陜西風(fēng)電裝機將達(dá)到2 100萬kW、光伏裝機將達(dá)到3 500萬kW，陜西電網(wǎng)新能源消納形勢將會異常嚴(yán)峻且情況復(fù)雜，需要陜西政府及企業(yè)等多部門從規(guī)劃、設(shè)計、運行管理等多方面協(xié)同解決。