风力发电:破解并网难题 尚需制度创新
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时间:2009年07月09日 11:04
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人类对风能的利用已有数千年的历史,正是借助风能,人类才开创了 15 世纪的大航海时代,进而造就了令我们自豪的现代文明。如今,当这个星球上的化石能源日渐枯竭时,人们不得不回过头去,求助于我们的这位“老朋友”,风力发电作为可再生能源中的佼佼者出尽了“风头”。
风电市场井喷式增长
可再生能源的开发和利用不仅仅是为了弥补煤、石油等化石能源的短缺,更是为了保护地球日益恶化的环境。很多国家都依靠法律手段来推广太阳能、风能等可再生能源的应用。目前,在全球范围内,以欧美等发达国家为代表,全球风力发电呈现出规模化发展态势。
随着《可再生能源法》的实施和相关配套政策的出台,我国的风电产业也进入了高速发展期。中国电力科学研究院新能源研究所副所长赵海翔在接受《中国电子报》记者采访时说:“从 2006 年到 2008 年,我国风电吊装累计容量每年都实现翻番式增长,截至 2008 年年底,我国风电吊装容量达到 1221 万千瓦,并网装机容量达到 894 万千瓦,占全国发电装机的比例历史性地突破了 1% ,达到了 1.5% 。根据将于今年出台的国家新能源振兴规划,到 2011 年风电累计装机容量将达 3500 万千瓦, 2020 年将达到 1.2 亿千瓦 -1.5 亿千瓦, 2030 年风电可能将达到 3 亿千瓦,满足国家 8%-10% 的电力需求。”
尽管风力资源是无处不在并且是取之不尽、用之不竭的,但为了更有效地利用风能,为了以尽可能低的成本创造尽可能大的价值,就必须慎重选择风电场的建设地点。“对于风力发电场址的选择,首先要考虑的因素是当地的风力资源情况,在我国,‘三北’地区和沿海地区风力资源比较丰富。其次,当地的电网必须具备一定的规模,以确保能容纳风电的开发。这是因为风力发电具有不稳定的特性,会对电网产生影响。如果电网容量较大,就可以接纳装机容量较大的风电负荷,因为电网需要一定的备用容量,同时根据风电场的发电状况进行负荷的补充并保持电网频率、电压的稳定;当电网容量较小而风电装机容量较大时,风电的不稳定性就会对电网产生较大的影响。此外,风电场的选址还应该考虑地质因素和交通状况。
如果地质条件好,就可以大幅度地节省风机基础的投资。风机的安装需要大件运输,同时也需要大型的吊装设备,因此必须考虑道路的建设成本。”新疆风电工程设计咨询有限公司总工程师叶祖林在接受本报记者采访时,向记者详细介绍了在风电场选址时需要考虑的 3 大因素。
设备业繁荣之下藏隐忧
风力发电市场的迅速发展让国内的相关制造企业“闻风而动”。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩在接受记者采访时表示,在 2005 年之前,中国只有几家风电设备制造商,风电设备主要依赖进口。
目前,我国已有 75 家企业从事风力发电整机制造,其中 30 家企业研制出兆瓦级风电机组样机, 18 家企业实现了批量生产。 2008 年,国产风电机组累计装机比例达到 60.5% ,新增装机比例达到 72.8% ,均超过进口机组。秦海岩同时表示,我国在风力发电设备关键零部件的制造方面也发展迅猛,叶片制造企业已经超过 45 家,齿轮箱制造企业达到 25 家,发电机制造企业达到 14 家,风电设备供应链已趋于完善。
随着风机制造企业的不断增多,国内风机制造领域的竞争也日趋激烈。“一些企业为了占领市场而采取低价竞争的策略,这是应该坚决反对的。”中国农机工业协会风能设备分会秘书长祁和生在接受本报记者采访时表达了对风机制造业的一丝忧虑,“企业的目标毫无疑问是要赢利,而采取低价策略就必然从各方面压缩成本,因此就有可能影响风机的质量。”
记者了解到,风电设备的质量问题的确是风电行业亟待解决的重大课题。合肥阳光电源有限公司总经理、中国可再生能源学会理事曹仁贤告诉《中国电子报》记者:“与太阳能发电不同,风力发电依靠旋转部件,在运行过程中,必然会带来可靠性降低及相应的维护问题。可以说,风电的初装机仅仅是可靠性验证的开始,还有着 15 年 -20 年漫长的运营道路要走。我们需要解决的问题是在故障发生前如何做好日常的维护工作,在故障发生之后如何尽快地修理好,以降低维修期间的发电量损失。对于风电整机设备而言,我们面临的严峻形势是市场发展太快而技术没有跟上。很多企业只是购买了生产许可,研发设计能力薄弱,这种‘有产权、无知识’的现状导致新品种开发、产品优化的能力不足。”
曹仁贤同时指出,风电产业链很长,从咨询服务到风电产品设计,从零部件制造到整机制造,从风电场的建设运营到后期的服务,企业只有专注于某一个环节才能获得成功。一些企业战略定位不清晰,盲目延伸产业链,事实上由于没有能力去做那么多功课,因此给企业的长远发展造成了损害。
需从制度层面突破并网瓶颈
风电产业的快速发展也让风电并网的问题日益凸显,目前电网存在的不足已成为制约风电发展的一大瓶颈。按照国家鼓励可再生能源发展的相关政策,电网企业必须接纳并全额收购可再生能源电量,但是我国风能资源最丰富的地区往往处于电网末梢,电网建设相对薄弱,风电上网的难题在短时间内难以解决。另外,由于风电的不稳定性会对电网产生影响,这也直接影响了电网企业接收风电的积极性。
事实上,风能、太阳能等可再生能源的发电优势在于清洁、无污染,其不足之处在于它们是随机的能源,其与生俱来的不稳定性的确会对电网的调度、管理带来不便。曹仁贤告诉记者,对风力发电而言,还需要电网具备配套的预报措施和储能装置,需要具备调峰能力,需要整个电网走向智能化,这些都是风力发电在推广过程中遇到的难题。“可再生能源的应用没有回头路,我们需要做的只能是加大技术研发力度,解决存在的问题,而不是抱怨这些问题。”曹仁贤表示,“在技术层面也需要做很多的研发、测试工作,对电网、负荷及风力发电厂进行匹配、调度、储存和控制。我国电力体制改革走的第一步是‘厂网分开’,发电厂和电网、用户和输电已经分开了,但还没有实现电网供需的互动。只有在用电负载附近因地制宜地安装风力发电装置,才可以避免超高压、远距离的传输,避免大量的电能损耗。”
要最大限度地利用太阳能、风能等可再生资源,还有待电力市场的完全开放。“电力体制改革是可再生能源走向大规模应用的前提条件。”在接受《中国电子报》记者采访时,曹仁贤的着眼点从技术层面跃升到了制度层面,“如果一个国家的电网已经实现了智能化,而人们的思维方式还停留在旧的窠臼中,固有的体制与先进的技术无法匹配,同样将限制可再生能源的推广应用。”