加快开发利用风电是我国增加清洁能源供应、减少环境污染、战胜雾霾急需采取的重要战略措施
风电是清洁可再生能源,开发技术成熟,经济性较好,上网电价每千瓦时0.51元-0.62元,高于煤电,低于天然气发电。我国风能资源丰富,据中国气象局、国家发改委、财政部、国家能源局调查,我国风能资源离地70m高度技术可开发容量2.57TW,近海水深5m-25m风能资源约0.19TW。我国风电发展很快,2013年并网风电装机容量75.48GW,增长24.5%;电量140.1TWh,增长36.4%,居世界首位。世界风电发展也很快,2013年风电装机达0.32TW,增长13.5%。
因起步较晚,我国风电占比小,2013年风电仅占发电装机容量的6.05%,占发电量的2.62%,资源开发利用率2.7%,发展潜力很大。
我国化石能源资源秉赋特点是煤多、油气少,长期以来,能源结构以煤为主,占70%-80%,造成污染严重。2012年我国一次能源消费36.17亿吨标煤,煤占67.1%,油18.4%,天然气5.3%,非化石能源发电比例为9.2%(其中风电0.97%)。近期我国东部沿海地区雾霾严重,PM2.5浓度大、时间长,已严重影响人民生活和身体健康。改善能源结构、加快清洁能源发展已是一项十分迫切的任务。可再生能源中,水电在中、东部地区已基本开发完,待开发的主要在四川、云南、西藏,川滇水电只能满足当地及华中、南方电网部分发展需要,西藏水电开发尚需研究论证。太阳能发电成本高、性能和竞争力较差,宜根据电价承受能力及电网消纳能力因地制宜地积极发展。风电是清洁可再生能源,资源丰富,分布面广,立足国内,发电成本低于进口天然气发电,建设快、效益好,可分期、分批建设,拉动内需及就业,有利于各种资本进入,应该优先加快发展。
风电是随机性强的不稳定电源,不能按照电网用户用电需要发电,需其他电源配合运行调节,才能保证电网安全稳定运行,向用户正常供电,因此风电发展受制于电网消纳风电的能力。采取有力措施增强电网消纳能力是加大发展风电的关键。一是研究改进电网中现有水电、火电设备的性能,增强调节能力;二是扩大风电供电范围,把风电送入占比较小、用电量大的电网,增大电网消纳风电的能力;三是增加电网中调节蓄能容量。化学蓄能调节因容量小、成本高(每千瓦时2元-5元),只能少量试验,大量实际可行的是建抽水蓄能电站。应根据电网运行需要配置必要数量的抽水蓄能电站容量,同步协调安排建设;四是加强需求侧管理,改进用户用电方式,增强风电消纳能力等。
在内蒙古规划建设大型风电基地向外送电是能源优化配置的正确选择
我国风能资源丰富,但分布不均,资源富集地区用电少,用电发达地区资源很少,呈逆向分布。我国陆上风能资源及2013年电力工业发电装机容量、发电量分布概况如下:
我国陆上风能资源集中在内蒙古、甘肃、新疆三省区,占全国83%,其中内蒙古1460GW,占56.9%。用电发达的京津冀鲁、华东、华中、南方电网当地风能资源仅153GW,占6%,即使全部开发利用,也仅占目前用电量的8.3%,数量太少,不能满足需要。海上风能资源约190GW,开发难度、投资大、发电成本高(较陆上风电贵一倍左右),宜在技术经济指标较好的地区择优开发,数量也不多。因此,加快开发利用风电,必须采用发展当地风电和在风能资源丰富的内蒙古、甘肃、新疆规划建设大型风电基地大容量远距离向外送电并举的方针。目前对后者重视不够。现在,新疆、甘肃长距离向外输送风电刚起步,而风能资源最丰富、向外送电条件最好的内蒙古尚缺具体的建设大型风电基地向外送电规划和建设项目。目前,内蒙古风电发展主要用于本地电网,近期发展很快,2013年风电装机17.94GW,发电量37.6TWh,均居全国首位。
内蒙古风电向外送电有得天独厚的条件,近邻京津冀鲁,距华东电网约2000km—2500km左右,均在特高压交直流经济合理输电范围内,加上输电成本后的落地电价低于天然气发电及部分海上风电.京津冀鲁及长三角地区发电以煤炭为主,雾霾污染严重,能源主要靠外来供给。因此,在内蒙古规划建设大型风电基地并向京津冀鲁及华东电网输送清洁可再生风电的条件已成熟,是符合科学发展观及市场决定资源配置的正确选择。初步设想风电建设规模300GW,发电量约610TWh,相当于7个三峡工程发电量,每年可节省标煤1.8亿吨,没有PM2.5污染,可减排二氧化碳4.8亿吨;此外,资源立足国内,可拉动内需及就业,促进内蒙古经济发展。这既增加了用电发达地区电力供应,又可以减少环境污染、加快战胜雾霾,是一项利国利民,功在当代、利在千秋的宏伟工程。
规划方案初步设想
工程建设规模:内蒙古风电装机容量300GW,向华北、华东电网输电的特高压交直流输电工程16回和配套抽水蓄能电站30GW、火电20GW及辅助设施。工程分二期进行建设,一期100GW,争取2020年建成;二期新增200GW,总规模300GW,约在2035年左右完成。以后还可按照电网用电增长需要继续扩大建设。
因风电利用小时数只有2000多,而发电出力在50%以上的电量很少,只占10%左右,为提高长距离输电工程经济性和电能质量,可考虑合理弃风,将风电出力在装机容量50%左右的容量称为经济可用容量,使输电利用小时数提高到4000h左右,且风电特性有很大改善。向区外长距离输电的特高压交直流工程,均按输送经济可用容量考虑安排。因向外输电容量大,需要建设的特高压交直流输电线回路数较多,为节省输电走廊均按同杆双回建设。
(一)工程建设内容及投资估算:风电装机容量300GW,电量约610TWh
1.建设8回1000kV特高压交直流输变电工程,向京津冀输送风电经济可用容量40GW(内蒙古风电装机约80GW),电量160TWh,相应建设抽水蓄能电站约8GW、配套送受端交流输变电工程及辅助设施。
2.建设内蒙古至山东2回±800kV、容量10GW、长1500km左右的特高压直流输电工程,向山东电网供电,输送风电经济可用容量16GW(内蒙古风电装机约32GW),电量64TWh,相应建设抽水蓄能电站约3.2GW,保输电安全的配套火电站4GW(电量约20TWh),和配套送受端交流输变电工程及辅助设施。
3.建设蒙东至华东电网2回±800kV容量10GW、4回土1100kV容量15GW、各长2000km—2500km左右的特高压直流输电工程,总容量80GW,输送风电经济可用容量64GW(内蒙古风电装机约128GW),电量256TWh,相应建设抽水蓄能电站12.8GW,火电约16GW(发电量约80TWh)和两端配套交流输变电工程及辅助设施。
4.内蒙古电网本地供电风电装机容量约60GW,电量130TWh,配套建设抽水蓄能电站6GW及向电网供电交流输变电工程。
5.工程总规模。风电装机容量300GW,抽水蓄能电站30GW,保直流输电安全火电20GW,送受端配套交流输变电工程及电网辅助设施。风电发电量约610TWh,约需投资3.2万亿元。
(二)一期工程建设内容:风电装机容量100GW(包括内蒙古现有风电装机容量17.94GW),电量约200TWh。
1.建设3-4回1000kV特高压交流输变电工程,向京津冀电网输送风电经济可用容量150GW-200GW(内蒙古风电装机约30GW-40GW),电量60TWh-80TWh,建设抽水蓄能电站约3GW-4GW及相应配套交流输变电工程及辅助设备。
2.建设蒙东至华东长三角地区两回±800kV容量10GW的特高压直流输电工程,输送风电经济可用容量16GW(内蒙古风电装机约32GW),电量64TWh,配套建设为保证直流输电安全稳定运行的火电约4GW(发电量20TWh),抽水蓄能电站容量3.2GW及配套交流输变电工程及辅助设施。
3.为满足内蒙古电网用电增长需要,本地用电风电装机由2013年17.94GW增加到28GW-38GW左右,配套建设抽水蓄能电站3GW-4GW及相应配套交流输变电工程及辅助设施。
以上约需投资共8700亿元。
电网消纳能力及经济效益分析
京、津、冀、鲁和华东沪、苏、浙、皖、闽五省市是我国经济发达地区、用电量大、具有较强消纳风电能力,当地风能资源不多,可以大量接受外来风电,在优先开发利用当地风能资源和接纳内蒙古输入风电后,各电网风电占用电量比例如下表:
在2020年一期工程完成时,风电(包括本地风电及内蒙古输入风电)占比在京津冀电网为13.5%-16.3%,山东5.8%,内蒙古17.6%-23.5%,华东电网5.13%。目前我国内蒙古风电占比已达17.2%,还有可能进一步提高,电网完全可以消纳。2035年内蒙古300GW风电基地及送电配套工程全部建成时,风电占比京津冀电网为21.4%,山东13%,内蒙古25%,华东11.4%,在合理范围内也是可以消纳的。国际能源署预测2050年世界风电占比将达15%-18%,中国为15%-22%,部分国家规划达40%以上。目前丹麦风电占比已达30%,爱尔兰25%。
同期新增风电占新增用电量比例,2014年-2020年京津冀电网为37%-50.9%,山东13.2%,内蒙古18.4%-34.8%,华东电网16.1%;2021年-2035年京津冀电网占22%-25%,山东29%,内蒙古27.8%-33.8%,华东电网26.8%,为增加电力供应减少污染发挥了重要作用。
山东13.2%,内蒙古18.4%-34.8%,华东电网16.1%;2021年-2035年京津冀电网占22%-25%,山东29%,内蒙古27.8%-33.8%,华东电网26.8%,为增加电力供应减少污染发挥了重要作用。
落地电价测算,不考虑风电补贴,内蒙古风电计入弃风损失后上网电价按每千瓦时0.55元算(含税),加上输电工程及辅助设施成本,至京津冀电网约每千瓦时0.65元,至山东电网约每千瓦时0.7元,华东电网每千瓦时0.7元-0.75元左右。与天然气价每立方3元、发电上网电价约每千瓦时0.85元左右比较,是有竞争力的,且低于大部分海上风电成本。由此,京津冀、山东、华东电网大量接纳内蒙古风电是合理的。
需研究解决的问题
报告提出的在内蒙古建设300GW风电向华北、华东电网送电的方案仅是一个初步规划设想,深度不够,需进一步研究解决的问题很多,如风电规模进度是否合适,向京津冀、鲁、华东输送容量和输电方案是否可行,还需深入研究优化;内蒙古风电300GW风电基地如何规划建设,如何分片集中外送;各电网消纳风电能力能否落实,有无可能进一步提高,以减少煤电发电量、减少环境污染。建议的新建抽水蓄能电站容量是否足够,多少才合适;各电网大量接受风电后对电网安全稳定运行及经济性、电价的影响等。还需请领导及有关部门、专家共同研究落实并组织实施。最终规划方案将会更加优化和完善。
建议
1.建议国家发改委、国家能源局将在内蒙古规划建设300GW大型风电基地向华北、华东电网送电项目布置电力规划设计单位做可行性研究,组织有关部门研究、完善、落实,形成总体规划。将规划及有关项目分别列入各年度“十三五”及长远发展规划并组织实施。一期工程争取在“十三五”期间完成。望能早决策,为发展经济、减少污染、战胜雾霾做贡献。
2.加强内蒙古风电资源调查核实工作,提出开发建设300GW风电中各个风电场的实际优化配置方案。向京津冀、鲁、华东电网特高压交直流输变电工程的起点及输电线走廊规划方案。10GW-24GW风电集中在一起时的风电同时率及实际综合风电日、月、年发电特性曲线。按照性价比优化原则确定经济可用容量比例。为确保直流输电安全建设的火电厂及本地用抽水蓄能电站配置;各风电场至外送特高压直流换流站及交流1000kV变电站的各级电压交流电网规划方案;辅助设施及调度运行优化方案等。
3.在京津冀、山东、华东电网需加快当地风电开发,研究电网在保证安全、稳定、经济运行的条件下,对风电的消纳能力及可能接受内蒙古送来风电的数量,规划设想提出的方案是否可行?为平衡风电不稳定性需配套建设抽水蓄能电站比例、数量及优化布局。输电方案向京津冀电网用特高压交流,向华东、山东电网用特高压直流技术经济上是否优化合理?受电端变电站、换流站如何配置,为保证直流输电工程安全稳定运行需配置的20%火电是否合适?能否再少些?接受内蒙古风电后对电网上网及销售电价的影响。建议对电网接受大比例风电及光伏发电后对安全稳定经济的影响作物理、数学模型试验研究。在风电及光伏发电比例实际提高到20%以上后,对电网安全运行、影响及改进措施作深入细致科学的分析研究,为确定下一步发展规划提供科学依据,争取可再生能源发电占比达到30%-40%以上。
4.研究大比例不稳定电源电网提高安全稳定经济运行的措施,研究更大容量(5MW及以上)风电机组的制造技术及推广使用,研究±1100kV容量15GW的直流输电技术等。
5.用深化改革办法实施规划。这是一项规模巨大,项目众多、涉及面广、技术先进、投资量大、效益明显、十分复杂的系统工程,又可分成众多子项目分期分批进行建设、经营,较快取得效益。因此,用市场经济办法引入竞争机制,鼓励民营资本进入,用招标办法组织多家公司各种资本进入建设经营,打破垄断,必要时也可考虑组建几家公司对向不同地区输电的项目分别负责建设经营管理,促进电力体制改革。为此,国家主管部门要做好项目总体规划及深化电力改革的顶层设计并加强监管。
6.此外建议研究甘肃、新疆及蒙西向华中、南方电网输送风电的规划方案。
- [责任编辑:Juan]
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