不止等風來
——廣西風電并網(wǎng)機遇與挑戰(zhàn)并存
韓曉彤 陳欽榮
近年來，廣西陸上風電發(fā)展迅速，同時，海上風電也開始起步。風電的發(fā)展一方面促進了廣西電源結構向“清潔、綠色”轉型升級，另一方面由于風電具有隨機性和波動性等特點，也給電力系統(tǒng)的調節(jié)能力帶來了不小挑戰(zhàn)。
在南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司的努力下，廣西的風電一直保持“零棄風”的運行消納紀錄，但隨著風電在短期內大規(guī)模集中并網(wǎng)，廣西電力系統(tǒng)面臨的調峰壓力也將進一步加劇。國家政策明確，2018年底之前核準的風電項目，2020年底前仍未完成并網(wǎng)的，國家不再補貼。為趕上補貼末班車，廣西風電項目紛紛加快建設，預計今年全年新增投產(chǎn)風電機組將超過400萬千瓦，超出歷年來累計并網(wǎng)的容量。大規(guī)模風電并網(wǎng)，給廣西電網(wǎng)的安全運行和清潔能源消納帶來巨大挑戰(zhàn)。
風能為何在廣西被寄予厚望？
近年來，廣西用電量持續(xù)快速增長，2018年和2019年增速均位居全國第二位，今年上半年增速位居全國第五位。目前，廣西電力供應已出現(xiàn)“緊平衡”局面，預計到2025年電力供應缺口將達到1000萬千瓦以上。
廣西在能源資源方面有些先天不足，因此風能也被寄予了期望。筆者從廣西能源局了解到，由于缺煤、少油、乏氣，廣西能源絕大部分需要從區(qū)外引入的局面仍未改變。從廣西區(qū)內電源發(fā)展情況看，水電資源已基本開發(fā)完畢，煤電嚴格受國家指標控制，核電建設周期較長，光伏發(fā)電和生物質等新能源規(guī)模較小。
就廣西的資源稟賦而言，具備規(guī)模化開發(fā)條件的海上風電是廣西能源供應的重要補充，一定程度上可以緩解廣西電力供應不足的問題。
廣西總體上呈現(xiàn)桂北、桂南山區(qū)和北部灣沿岸風能資源較大、西部丘陵地帶和東部河谷平原風能資源偏小的特點。同時，秋、冬季是風能資源利用的最佳季節(jié)，隨著離地高度的增加，風能資源可利用量明顯提高。
根據(jù)廣西發(fā)展改革委印發(fā)的《廣西陸上風電場建設規(guī)劃修編（2017年5月）》，廣西陸上風電規(guī)劃技術可開發(fā)總規(guī)模達1993萬千瓦；同時根據(jù)最新的海上風電研究成果，預估海上風電可開發(fā)總裝機容量約3300萬千瓦。
與可開發(fā)規(guī)模相適應的是，廣西風電建設和并網(wǎng)駛入快車道，2018年、2019年，廣西新增投產(chǎn)的風電發(fā)電裝機容量，分別達到207.65萬千瓦、287萬千瓦，同比增長均超38%。截至今年6月，廣西累計投產(chǎn)的風電達348萬千瓦，年底有望超過650萬千瓦。
據(jù)廣西電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心相關人員介紹，根據(jù)廣西風電消納能力及目前正在開展的規(guī)劃，“十四五”期間，廣西風電每年將會有約100萬千瓦的接入規(guī)模，2025年風電規(guī)模將達1100萬千瓦，屆時將對廣西電力供應缺口形成一定的補充。
此外，由于風電項目投資較大，且風電項目建設及運營期均能產(chǎn)生穩(wěn)定的稅收來源，對當?shù)孛撠毠院袜l(xiāng)村振興起到積極推進作用。
“像猴子一樣上躥下跳”的風能
風能“像猴子一樣上躥下跳”，因為風能具有不穩(wěn)定、“反調峰”等特點，給電網(wǎng)帶來了很大挑戰(zhàn)。
“反調峰”是指在實際運行中經(jīng)常出現(xiàn)負荷高峰時段發(fā)不出電，低谷時段負荷輕時多發(fā)電，嚴重擠占可調節(jié)能源的運行空間。
“風電出力波動性太大，短時間內大幅變化，對發(fā)電安排、低谷調峰、斷面控制均帶來較大影響。”廣西電網(wǎng)公司電力調度控制中心副總工程師李凌介紹。例如，今年4月9日，廣西全網(wǎng)風電最高出力30萬千瓦，占裝機9%；4月12日，風電最高出力276.3萬千瓦，占裝機82%；4月14日，風電最高出力迅速下降到50萬千瓦左右，占裝機15%，出力變化幅度超過200萬千瓦，為當時負荷2000萬千瓦的10%。
不僅風力出力波動性大，廣西電源調峰能力也嚴重不足，水電多為不具備年調節(jié)或季調節(jié)能力的機組，核電不具備快速調峰響應能力，燃煤自備機組不參與調峰，風電大量并網(wǎng)進一步加劇了廣西電網(wǎng)調峰困難。
南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司計劃發(fā)展部主網(wǎng)規(guī)劃科電網(wǎng)二次規(guī)劃與電源并網(wǎng)管理專責聶宇介紹，大規(guī)模風電集中并網(wǎng)進一步加大了對系統(tǒng)調峰容量的需求，為充分消納新能源，大量火電機組夜間被迫低負荷運行，異常跳閘風險大幅增加，可能導致高峰時段供電能力不足而錯峰限電。
“廣西汛期時連續(xù)降雨，空調不再使用，低谷時段負荷降低，而同時水電、風電發(fā)電能力卻驟增，煤電供熱機組和核電等發(fā)電能力無法大幅度壓減，這段時期內電力負荷無法完全消納同期的電力系統(tǒng)發(fā)電能力，從而可能產(chǎn)生階段性棄水或棄風電量。因此，廣西電力系統(tǒng)低谷時段調峰能力不足是制約集中式風電并網(wǎng)規(guī)模的主要因素。”聶宇介紹道。
記者還了解到，目前廣西的陸上風電裝機主要集中于桂林、賀州、柳州網(wǎng)區(qū)，隨著風電規(guī)模的大幅度增長，廣西電網(wǎng)特別是桂林電網(wǎng)發(fā)生“次同步振蕩”的風險日益增加。“在風電大發(fā)情況下，電網(wǎng)北電南送潮流加重，導致500千伏來中甲線、梧州—賀州電磁環(huán)網(wǎng)相關斷面重載，給電網(wǎng)安全帶來更多不穩(wěn)定性。”李凌介紹道。
此外，“十四五”期間廣西還將積極發(fā)展海上風電，海上風電的出力雖較陸上風電平穩(wěn)，且反調峰特性弱于陸上風電，但其對系統(tǒng)調峰仍將帶來較大挑戰(zhàn)，對接入陸上風電的規(guī)模也帶來較大影響。
并非“不知道什么時候風來”
廣西風電并網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)也并非無解，就像每建一處風能發(fā)電裝機都要經(jīng)過長達一年的測風，并非“不知道什么時候風來”。
“提前發(fā)現(xiàn)問題，提前應對，否則就會措手不及。比如可以提升風電等可再生能源功率預測水平,推動新能源功率預測主站建設，實現(xiàn)區(qū)內風電等新能源的短期和超短期集中功率預測。”李凌建議，“同時合理引導風電布局，避免局部裝機過于集中，研究系統(tǒng)可承受的總規(guī)模，避免無上限、無序發(fā)展。”
除了提升預測能力之外，今年3月5日，國家能源局印發(fā)《關于2020年風電、光伏發(fā)電項目建設有關事項的通知》，其中有兩點值得重點關注：一是確定新增風電、光伏核準（備案）規(guī)模時，“以電網(wǎng)消納能力為依據(jù)合理安排新增核準（備案）項目規(guī)模”；二是安排項目建設并網(wǎng)時，電網(wǎng)企業(yè)要“發(fā)揮電網(wǎng)并網(wǎng)關口作用，嚴格按照規(guī)劃和消納能力合理安排項目并網(wǎng)時序”。這體現(xiàn)了國家能源局以電網(wǎng)消納能力為重要抓手，引導風電高質量有序發(fā)展的工作思路。
南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司計劃發(fā)展部建議，當前已核準及列入開發(fā)建設方案的陸上風電項目已基本占用全區(qū)后幾年的風電消納空間，因此要密切關注負荷發(fā)展和風電消納形勢的改善情況，科學有序推動新增風電項目的核準和建設。
“考慮到當前已核準且有效的帶補貼風電項目856萬千瓦大多已開工建設，到2023年后方能基本消納，因此2023年以前，我區(qū)的風電消納空間基本用于消化已核準的存量風電項目。”聶宇介紹道。
“廣西電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心已配合政府開展了2019和2020年的風電年度評優(yōu)工作，使資源優(yōu)、建設條件好、企業(yè)能力強的項目優(yōu)先獲得建設指標，促進風電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，引導風電科技有序接入。”廣西電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心電源規(guī)劃研究專責潘珍介紹道。
筆者還了解到，廣西電網(wǎng)公司還將加強清潔能源消納能力分析，按年度向能源主管部門報送清潔能源消納空間的三年滾動測算情況。同時，優(yōu)化管理機制，推動清潔能源項目與配套電網(wǎng)工程同步規(guī)劃、同步建設、同步運行；完善輔助服務、電力市場化交易機制；提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力，推動儲能應用，鼓勵建設新一代電網(wǎng)友好型新能源電站。
“廣西風能全額吸納還要發(fā)揮南網(wǎng)大平臺調劑作用，同時利用廣西調峰電力輔助服務市場解決低谷調峰困難問題，進而提升新能源消納能力。”李凌介紹道。
“南網(wǎng)一盤棋”的力量還體現(xiàn)在，2019年4月調峰調頻公司與南寧市人民政府簽訂了《南寧抽水蓄能電站項目開發(fā)合作協(xié)議書》，這標志著南寧抽水蓄能電站項目前期工作的全面啟動。待南寧抽水蓄能電站建成后，將增強廣西電力系統(tǒng)調節(jié)能力，一定程度上緩解風電等新能源的消納問題，增強對廣西區(qū)外電力的接納能力。
