風(fēng)電發(fā)展的出路在哪里？這11個問題直指要害！

9、目前電力系統(tǒng)是否還具備靈活性?

為適應(yīng)日負(fù)荷變化周期，傳統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時就考慮到了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)計(jì)了調(diào)峰機(jī)組，只有基本負(fù)荷機(jī)組才會連續(xù)運(yùn)行，這樣，在很多平衡區(qū)域內(nèi)，日負(fù)荷變化周期特性就促使常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)形成了很好的機(jī)動能力。圖9是一個電力系統(tǒng)的示意圖。

圖9現(xiàn)有發(fā)電形式需要根據(jù)需求來保證日負(fù)荷循環(huán)(CT-燃?xì)廨啓C(jī)組;CC-復(fù)合循環(huán)發(fā)電)

目前常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)動操控性能一般都高于實(shí)際的日負(fù)荷變化需求。圖10是針對三個不同供電區(qū)域內(nèi)冗余熱發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)節(jié)能力的分析。

次小時(低于1小時)需求側(cè)管理和此小時發(fā)電調(diào)度為常規(guī)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)機(jī)動性能提供了便利。在某些區(qū)域，只允許按照以小時為單位進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能充分發(fā)揮現(xiàn)有的彈性，但并不是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組不具備這樣的性能，而是當(dāng)?shù)氐氖袌鲆?guī)則決定的。例如，美國的“大區(qū)域輸電管理”系統(tǒng)(RTOs)已經(jīng)根據(jù)次小時市場需求成功運(yùn)行了多年。風(fēng)電的集群化進(jìn)一步降低了大規(guī)模風(fēng)電的波動性，凈負(fù)荷強(qiáng)化了非線性波動，而調(diào)節(jié)性能則有線性提高。

新型常規(guī)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用也將起到積極的作用。新型燃?xì)廨啓C(jī)組和新型的往復(fù)式(活塞式)發(fā)電機(jī)比老式燃?xì)廨啓C(jī)組具有更高效率、更寬泛的運(yùn)行范圍、更低的最小負(fù)荷、更快速的調(diào)節(jié)能力以及幾乎零開機(jī)成本等優(yōu)點(diǎn)，安裝這些新型機(jī)組能夠提高常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的反應(yīng)能力。

近系統(tǒng)之間的互聯(lián)，進(jìn)行跨區(qū)域電力調(diào)度也可以提高系統(tǒng)的靈活性。在歐洲，能夠在整個北歐電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電側(cè)與需求側(cè)的協(xié)調(diào)。如果芬蘭和丹麥之間跨越瑞典存在輸送通道且經(jīng)濟(jì)性最好的話，那么位于芬蘭的水電站就能夠在互聯(lián)系統(tǒng)中對遠(yuǎn)在1400公里之外的丹麥電網(wǎng)做出反應(yīng)。

需求側(cè)的響應(yīng)也增加了系統(tǒng)運(yùn)營方的靈活空間。智能電網(wǎng)能夠提供對負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時響應(yīng)的解決方案。混合動力電動汽車?yán)枚嘤嗟娘L(fēng)電在夜間充電，可以提高夜間最低負(fù)荷，并像系統(tǒng)運(yùn)營方希望的那樣，對風(fēng)電凈負(fù)荷較大變化進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的反應(yīng)。

10、風(fēng)電的容量悉數(shù)較低，能與火電或核電媲美嗎?

從經(jīng)濟(jì)性角度比較不同電源方式時，有兩個主要的問題：(1)生產(chǎn)一定電力需要在發(fā)電設(shè)備上投入多少資本?(2)生產(chǎn)這些電力需要多少運(yùn)行成本?因?yàn)橘Y本投入會逐步分?jǐn)偟诫娏Ξa(chǎn)出上去，所以關(guān)于第一個問題，當(dāng)發(fā)電廠投入成本C時，產(chǎn)生的電力為E，而如果投入為2C，產(chǎn)生的電力即為2E。

按目前估算，新的火電廠成本大約為3000～4000美元/千瓦，對于核電站來說，由于過去20年中建設(shè)的核電站很少，比較難估計(jì)，其成本大約是4000～8000美元/千瓦。目前風(fēng)電場的成本約為2000～2500美元/千瓦。而火電廠和核電站通常有較高的容量系數(shù)，同等裝機(jī)容量下，風(fēng)電年發(fā)電量要比火電或核電少。在風(fēng)能資源豐富地區(qū)，風(fēng)電的容量系數(shù)是35%～45%，而火電和核電能達(dá)到60%～90%。

從單位電力投資成本來看，造價為2500美元/千瓦、利用率為40%的風(fēng)電場，造價為3750美元/千瓦、利用率為60%的火電廠，造價為5000美元/千瓦、利用率為80%的核電站，在單位投資成本方面是相同的。當(dāng)然，后期的運(yùn)行成本，尤其是燃料和維護(hù)成本，是不同的。但是煤電和核電燃料成本很低，而風(fēng)電不需要燃料。所以三種發(fā)電方式的運(yùn)行成本都只占其投資成本的一小部分。

在躉售電價方面，風(fēng)能也顯示出了優(yōu)勢。圖11中，帶狀圖形表示2003年到2008年平均躉售電價的最高和最低價格。紅點(diǎn)表示1998年到2008年每年(在運(yùn)行天數(shù)中的)風(fēng)電容量加權(quán)后的平均電價。對圖中的各項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行累計(jì)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電的平均電價與最低躉售電價相當(dāng)或者更低。

電廠容量系數(shù)也反映了不同發(fā)電技術(shù)的性能。不同發(fā)電機(jī)的容量系數(shù)不同，這取決于發(fā)電機(jī)是否用作基本負(fù)荷、循環(huán)或調(diào)峰電源。比如，核電和煤電機(jī)組主要是具有高容量系數(shù)的基本負(fù)荷設(shè)備，風(fēng)電和水電更加靈活，有風(fēng)的時候就可以發(fā)電，水電則被安排為電網(wǎng)提供最大發(fā)電量(在可能的情況下)。

容量系數(shù)較小的發(fā)電技術(shù)(如復(fù)合循環(huán)機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)組、燃油和燃?xì)庹羝仩t)，起著調(diào)峰和負(fù)荷跟蹤電源的作用，也可用作容量電源。單個電廠的容量系數(shù)也受到環(huán)境因素的限制，比如對空氣質(zhì)量的要求會限制化石燃料調(diào)峰機(jī)組的工作小時數(shù)。

此外，市場因素也會使電廠的容量系數(shù)下降。比如，高昂的天然氣價格使燃?xì)獍l(fā)電廠不得不減少工作時間。總之，很多電源都在額定容量以下運(yùn)行，但是為保持電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性發(fā)揮了非常重要的作用。這在圖12顯示的美國中西部電網(wǎng)公司(MISO)一年運(yùn)行數(shù)據(jù)中得到說明。