風(fēng)電發(fā)展的出路在哪里？這11個(gè)問(wèn)題直指要害！

此外，更大范圍內(nèi)(或電網(wǎng)覆蓋區(qū)域)的電力平衡有助于解決風(fēng)電的變化，因?yàn)樵谳^大的地理區(qū)域內(nèi)風(fēng)電的波動(dòng)性會(huì)趨于平緩。

2、風(fēng)電具有保證容量嗎?

在確定裝機(jī)容量是否能滿(mǎn)足負(fù)荷需求時(shí)，要考慮到將來(lái)某些裝機(jī)可能無(wú)法在需要時(shí)提供容量。雖然具體的數(shù)量和規(guī)程不同，但電力系統(tǒng)規(guī)劃人員通常會(huì)設(shè)計(jì)出多于最大負(fù)荷12%～15%的富余容量，這通常被稱(chēng)為計(jì)劃備用容量。

“計(jì)劃備用”是指已經(jīng)安裝的發(fā)電設(shè)備，同時(shí)又區(qū)別于其他各類(lèi)基于系統(tǒng)運(yùn)行情況的運(yùn)行備用容量。測(cè)算計(jì)劃備用容量的一個(gè)更精確方法是對(duì)每小時(shí)負(fù)荷、發(fā)電容量以及發(fā)電機(jī)組事故停機(jī)率進(jìn)行建模，以確定失負(fù)荷概率(LOLP，即發(fā)電量不足以滿(mǎn)足負(fù)荷需求的概率)。

失負(fù)荷概率可用來(lái)判定缺電量時(shí)間期望值(LOLE)，缺電量時(shí)間期望值可以確定電力不足的時(shí)間，如每年多少小時(shí)，每年多少天，或十年內(nèi)的天數(shù)，通常其目標(biāo)值是每十年有一天。

基于對(duì)系統(tǒng)缺電量時(shí)間期望值的影響，風(fēng)電也可以與傳統(tǒng)電源一樣有助于計(jì)劃備用容量。大多數(shù)情況下，風(fēng)電對(duì)計(jì)劃備用容量的作用有一定的限度，在美國(guó)，風(fēng)電的保證容量是其額定容量的5%～40%。

風(fēng)電保證容量的變化幅度較大，反映出風(fēng)電出力(在有風(fēng)時(shí))在時(shí)間上與系統(tǒng)負(fù)荷以及系統(tǒng)高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段的不同。風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電保證容量一經(jīng)確定，電力系統(tǒng)規(guī)劃人員不管采取何種方式，都要決定還需要補(bǔ)充多少容量以滿(mǎn)足系統(tǒng)的的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。

3、所有地方同時(shí)停止刮風(fēng)的頻率的有多大?

單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的變化是很大的，對(duì)于1億千瓦風(fēng)電來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商就更關(guān)注其對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)了。如前所述，風(fēng)電從本質(zhì)上得益于集群化，所以1億千瓦的風(fēng)電與單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行截然不同。在更廣闊的地理范圍內(nèi)聚合風(fēng)電就會(huì)減少零輸出的小時(shí)數(shù)。

單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)通常在一年內(nèi)可能產(chǎn)生超過(guò)1000小時(shí)的零出力現(xiàn)象，而在廣闊地理范圍內(nèi)大規(guī)模集群的風(fēng)電機(jī)組的出力幾乎總是大于零。同時(shí)時(shí)間尺度越短，變化幅度也就越小。大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)，每秒或者每分鐘的變量非常小，但是可能在若干小時(shí)后會(huì)呈現(xiàn)很大變化，即便分布式風(fēng)電場(chǎng)亦如此。

遇極端天氣情況，風(fēng)速增大，出于安全考慮，風(fēng)電機(jī)組需要停機(jī)，這時(shí)候怎么辦呢?這樣的極端天氣并不常見(jiàn)，在一些地方并不是每年都會(huì)出現(xiàn)，而有些地區(qū)一年中也只會(huì)出現(xiàn)一到兩次。

大風(fēng)暴在4到6小時(shí)就可行進(jìn)幾百公里，所以，廣闊地理區(qū)域的風(fēng)電集群可以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。在這種情況下，單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組可能從滿(mǎn)發(fā)突然降到零，而更大地理范圍內(nèi)的集群風(fēng)電機(jī)組就會(huì)把這樣的突然中斷轉(zhuǎn)化為數(shù)小時(shí)的逐漸下降過(guò)程。2007年2月美國(guó)德克薩斯州就發(fā)生了這樣的風(fēng)暴。圖5顯示了一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的出力在約15分鐘內(nèi)驟降17萬(wàn)千瓦的過(guò)程。

而對(duì)于所有風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，總出力雖然下降了150萬(wàn)千瓦，但該過(guò)程持續(xù)了2個(gè)小時(shí)。在丹麥西部，最近一次風(fēng)暴(2005年1月)使200萬(wàn)千瓦額定容量的風(fēng)電出力降低90%，用了6個(gè)小時(shí)。

而暴風(fēng)通常是可預(yù)測(cè)的。大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)可事先限定機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行，以防止在暴風(fēng)來(lái)臨時(shí)，因風(fēng)速超過(guò)機(jī)組的切出風(fēng)速而造成發(fā)電量驟降，而電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商也可以通過(guò)分析風(fēng)暴的等級(jí),事先采取預(yù)防措施，將系統(tǒng)調(diào)整到防御狀態(tài)。控制系統(tǒng)也可以通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)避免所有機(jī)組同時(shí)停機(jī)的情況發(fā)生。

另外，不同于傳統(tǒng)電源的大型事故，風(fēng)電事故一般不會(huì)造成電力瞬時(shí)損失100萬(wàn)千瓦或200萬(wàn)千瓦的情況。風(fēng)電出力的重大變化一般發(fā)生在幾小時(shí)而非幾分鐘之內(nèi)，這樣常規(guī)電源機(jī)組就有足夠的時(shí)間進(jìn)行調(diào)峰。即使常規(guī)機(jī)組不夠，也還有時(shí)間啟用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。

4、風(fēng)電很難預(yù)測(cè)嗎?

通過(guò)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等多種方法，可以對(duì)風(fēng)能進(jìn)行預(yù)報(bào)，從而預(yù)測(cè)風(fēng)電出力情況。相對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)，風(fēng)能預(yù)測(cè)是一個(gè)新興事物，準(zhǔn)確性也不如前者。目前的經(jīng)驗(yàn)表明，大多時(shí)候風(fēng)電出力情況是可以預(yù)測(cè)的，只是在程度和時(shí)間上會(huì)有誤差，所以電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可能對(duì)某一種預(yù)測(cè)的不確定性以及整體預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性更感興趣。

風(fēng)電的短期預(yù)測(cè)要比長(zhǎng)期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確得多，對(duì)于單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，提前1到2小時(shí)的預(yù)測(cè)平均絕對(duì)誤差在5%～7%(相對(duì)于風(fēng)電裝機(jī)容量)，而提前一天預(yù)測(cè)錯(cuò)誤率將達(dá)到20%。

圖6顯示了風(fēng)能預(yù)測(cè)的巨大集群效應(yīng)。如圖所示，750公里以上范圍的風(fēng)電集群預(yù)測(cè)誤差降低了50%。圖中顯示了誤差率已經(jīng)降至區(qū)域預(yù)測(cè)和單一風(fēng)電場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)誤差(RMSE)之間，以上數(shù)據(jù)是基于對(duì)德國(guó)40個(gè)風(fēng)電場(chǎng)所發(fā)電量的測(cè)量結(jié)果得到的。

德國(guó)的一些其他研究顯示，對(duì)于一個(gè)獨(dú)立風(fēng)電場(chǎng)的典型風(fēng)能預(yù)測(cè)誤差約為該風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的10%～15%標(biāo)準(zhǔn)誤差(RMSE)，而對(duì)未來(lái)一天某一區(qū)域的誤差率降至6%～8%，對(duì)于整個(gè)德國(guó)的風(fēng)能預(yù)測(cè)誤差降至5%~7%。如標(biāo)準(zhǔn)誤差(RMSE)法所測(cè)算的那樣，綜合應(yīng)用不同的風(fēng)能預(yù)測(cè)模型，也能提高最多20%的風(fēng)能預(yù)測(cè)精度。

更重要的是，預(yù)測(cè)誤差對(duì)于單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的影響并不大。對(duì)于所有風(fēng)電場(chǎng)的整體預(yù)測(cè)誤差才會(huì)影響到發(fā)電和調(diào)度。

5、風(fēng)電并網(wǎng)成本是不是很高?

當(dāng)風(fēng)電成為電源之一時(shí)，風(fēng)電并網(wǎng)成本是除風(fēng)電以外的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的額外成本。一般地，風(fēng)電占比達(dá)到20%時(shí)，因風(fēng)電所增加的平衡成本約為風(fēng)電整體銷(xiāo)售價(jià)的10%或更低。在不同的平衡區(qū)域(或電網(wǎng)覆蓋區(qū)域)接入風(fēng)電所產(chǎn)生的影響大不相同，這取決于區(qū)域規(guī)模、資源配置以及風(fēng)電的地理分布情況等因素。

風(fēng)電的變化并不與負(fù)荷的變化完全一致，這意味著現(xiàn)存系統(tǒng)變量能夠攤配一定的風(fēng)電變量，也意味著電力系統(tǒng)中這種新變量成分的介入，并不會(huì)恰巧導(dǎo)致總變量或極端變量的增大，因?yàn)榕c極端變量重合的幾率微乎其微。總的變量取決于各變量平方和的平方根(而不是算術(shù)和)，這表明用于平衡除風(fēng)電外的凈負(fù)荷變化的備用容量要低于單獨(dú)用于平衡負(fù)荷變化與單獨(dú)平衡風(fēng)電變化的備用容量之和。

風(fēng)電在較大的消納區(qū)域內(nèi)的并網(wǎng)運(yùn)行成本要比在較小的區(qū)域更低。如果風(fēng)電遍布整個(gè)區(qū)域，那么每臺(tái)機(jī)組的波動(dòng)降低而整體的預(yù)測(cè)能力會(huì)提高，這樣就降低了并網(wǎng)的成本。可能需要更多的運(yùn)行備用容量，但不一定非要增加新的發(fā)電廠(chǎng)。按照風(fēng)電占比較高的國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)(風(fēng)電占整個(gè)電力需求的5%～20%)，風(fēng)電場(chǎng)建成后已有備用容量得到了更多的利用，而不需要新增備用。