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智能電網(wǎng),讓清潔能源“發(fā)得出”“送得走”

http://www.henanjusheng.com 2010-04-20 16:22 來源:科技日報(bào)

   新聞緣起:4月19日,國家電網(wǎng)公司在京發(fā)布國內(nèi)企業(yè)首個(gè)綠色發(fā)展白皮書,提出其雄心勃勃的碳減排計(jì)劃,并對公眾一直關(guān)注的“清潔能源消納”和“智能電網(wǎng)”作出系統(tǒng)闡述。到2020年,國家電網(wǎng)將基本建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),預(yù)計(jì)未來十年可推動實(shí)現(xiàn)二氧化碳累計(jì)減排105億噸,對實(shí)現(xiàn)我國2020年單位GDP碳排放強(qiáng)度下降40%—45%目標(biāo)的貢獻(xiàn)度超過20%。按國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)經(jīng)研究部部長馮飛的說法,這一目標(biāo)“出乎意料”,它的提出對于綠色發(fā)展具有“基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性作用”。

  《國家電網(wǎng)公司綠色發(fā)展白皮書》承諾,將積極提升消納清潔能源能力,預(yù)計(jì)到2020年,可消納清潔能源4.9—5.7億千瓦,占電力裝機(jī)容量的32%—33%。

  然而,主網(wǎng)架不強(qiáng),跨地區(qū)輸送存在瓶頸制約是擺在面前的電網(wǎng)現(xiàn)狀,這已公認(rèn)成為風(fēng)電等清潔能源大規(guī)模發(fā)展的最大制約因素。

  國家電網(wǎng)公司給出的答案是:我國的資源稟賦、國情、技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)性決定了建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),是實(shí)現(xiàn)清潔能源大規(guī)模開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送和大范圍消納的唯一途徑。

  風(fēng)電發(fā)展 遭遇“車多路少”

  “一川碎石大如斗,隨風(fēng)遍地石亂走”,酒泉市的瓜州、玉門荒漠及肅北馬鬃山地區(qū),素有“世界風(fēng)庫”之稱。2009年8月8日,世界首個(gè)千萬千瓦級風(fēng)電基地在這里正式開工建設(shè)。然而,由于遠(yuǎn)離電網(wǎng)和負(fù)荷中心,該項(xiàng)風(fēng)電的消納和送出成為遠(yuǎn)比風(fēng)電建設(shè)本身更傷人腦筋的問題。

  同樣,在擁有最優(yōu)質(zhì)和相對穩(wěn)定風(fēng)源的內(nèi)蒙古,風(fēng)電廠發(fā)了電卻無法進(jìn)入終端用戶,大部分風(fēng)機(jī)在夜間低谷期棄風(fēng)停運(yùn),遭遇“車多路少”的尷尬。

  內(nèi)蒙古發(fā)改委能源處處長趙鋼深有體會:“當(dāng)前內(nèi)蒙古風(fēng)電發(fā)展的瓶頸是并網(wǎng)問題,這已嚴(yán)重制約了風(fēng)電發(fā)展。”

  國家電監(jiān)會《我國風(fēng)電發(fā)展情況調(diào)研報(bào)告》顯示,目前全國風(fēng)電場普遍經(jīng)營困難,甚至虧損,還有近1/3的風(fēng)電機(jī)組處于閑置狀態(tài)。

  近年來,我國風(fēng)電發(fā)展速度大大超出原來的規(guī)劃預(yù)期,風(fēng)電并網(wǎng)容量增速最近四年連續(xù)達(dá)到100%。

  對此,國家電網(wǎng)能源研究院副院長胡兆光表示,盡管內(nèi)蒙古自治區(qū)和國網(wǎng)公司都已承諾接納內(nèi)蒙古風(fēng)能發(fā)電,但目前風(fēng)電突飛猛進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電網(wǎng)承載的容量。

  “在當(dāng)前的電網(wǎng)狀況下,一旦風(fēng)電場同時(shí)發(fā)電,當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)將立即癱瘓。”胡兆光解釋,中國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”地區(qū),而這些地方又是電網(wǎng)最弱的地區(qū)。中國風(fēng)電大發(fā)展,將面臨電網(wǎng)不堪重負(fù)的大問題。

  清潔能源 調(diào)峰難題都留給了電網(wǎng)

  清潔能源“發(fā)得出”更要“送得走”。按照“建設(shè)大基地、融入大電網(wǎng)”的規(guī)劃布局,我國規(guī)劃在內(nèi)蒙古、甘肅、河北、吉林、新疆、江蘇沿海等地區(qū)建設(shè)七個(gè)千萬千瓦級風(fēng)電基地。國網(wǎng)公司副總經(jīng)理舒印彪指出,這些風(fēng)電基地所在地區(qū)大多負(fù)荷較低,電網(wǎng)規(guī)模小,無法就地消納,需要依托更高電壓等級、大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送。

  我國80%的水能資源分布在西南地區(qū),76%的煤炭資源保有儲量分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆等西部和北部地區(qū),95%以上的風(fēng)能資源集中在“三北”地區(qū)和東部沿海,而2/3以上的能源需求集中在東中部地區(qū)。

  近年來,我國風(fēng)電、太陽能等清潔能源發(fā)展迅猛,風(fēng)電裝機(jī)連續(xù)實(shí)現(xiàn)翻番式增長。有專家分析指出,2009年全國并網(wǎng)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到1613萬千瓦,2010年風(fēng)電將達(dá)到3000萬千瓦,今后每年新增裝機(jī)可能達(dá)到1000萬千瓦左右。

  然而,正如甘肅省電力公司風(fēng)電中心主任汪寧勃所說,我國的風(fēng)機(jī)在裝機(jī)容量連續(xù)5年翻番的匆忙之間,風(fēng)機(jī)制造商還來不及創(chuàng)新風(fēng)機(jī)的性能,調(diào)峰的難題都留給了電網(wǎng)。如不解決風(fēng)電機(jī)組發(fā)電出力有效消納等問題,風(fēng)電開發(fā)利用效率和經(jīng)濟(jì)性將顯著降低。

  據(jù)《國家電網(wǎng)綠色發(fā)展白皮書》分析,我國風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展和并網(wǎng)存在風(fēng)電出力的反調(diào)節(jié)特性和有效預(yù)測困難,風(fēng)電出力的隨機(jī)性和間歇性會影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,以及缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)配套政策不完善,電能質(zhì)量難以滿足用戶需求等亟待突破的瓶頸。

  以風(fēng)電為例,如果僅考慮在本省內(nèi)的風(fēng)電消納能力,2020年全國可開發(fā)的風(fēng)電規(guī)模為5000萬千瓦左右;通過特高壓跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)和加大調(diào)峰電源建設(shè),可以擴(kuò)大清潔能源的消納能力,全國風(fēng)電開發(fā)規(guī)??稍黾?000萬千瓦到1億千瓦。

  研究表明,通過跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大清潔能源的消納市場,充分利用西部豐富的水電、風(fēng)電等清潔能源,到2020年,每年可減少消耗4.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,可減排二氧化碳13.8億噸,全國環(huán)境損失減少44.8億元/年。

  多位業(yè)內(nèi)專家一致表示,建設(shè)特高壓電網(wǎng),加強(qiáng)區(qū)域互聯(lián),擴(kuò)大消納范圍,是促進(jìn)清潔能源規(guī)?;l(fā)展的重要途徑。

  特高壓 成就“電力高速路”

  “去冬今春,華中地區(qū)供電緊張,通過特高壓試驗(yàn)示范工程緊急支援的功率達(dá)248萬千瓦,日均電量約5000萬千瓦時(shí),已成為我國南北方向一條重要能源輸送通道和南北水火互濟(jì)運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)跨省跨區(qū)資源優(yōu)化配置的工程典范。”據(jù)華中電網(wǎng)公司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗(yàn)示范工程,自2009年正式投運(yùn)以來的一年間,已累計(jì)輸送電量91億千瓦時(shí)。

  于2009年年底全線成功帶電的向家壩—上海正負(fù)800千伏特高壓直流輸電示范工程投運(yùn)后,可將四川、西北清潔能源源源不斷輸往華東,為上海世博會提供源源不斷的綠色動力。

  我國正成為世界現(xiàn)代電網(wǎng)理論與實(shí)踐的引領(lǐng)者。

  越來越多的業(yè)內(nèi)人士已達(dá)成共識,通過特高壓堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架的建設(shè),在全國范圍內(nèi)對包括煤電、清潔能源等在內(nèi)的各種資源形式進(jìn)行配置,為實(shí)現(xiàn)我國各類大型能源基地開發(fā)和電力高效送出提供了物理平臺,將顯著提升我國能源綜合利用效率。

  正在規(guī)劃建設(shè)的西部和北部大型煤電基地、西南水電基地與中東部負(fù)荷中心地區(qū)的距離在800—3000公里。如依靠現(xiàn)有的交流750千伏、500千伏和直流正負(fù)600千伏級、正負(fù)500千伏輸電技術(shù),將無法滿足能源資源配置需求。而特高壓在上述輸電距離范圍內(nèi)大有用武之地,技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢十分突出。

  研究表明,2020年跨區(qū)輸電方式與省網(wǎng)范圍內(nèi)消納方式相比,可提升電網(wǎng)消納風(fēng)電規(guī)模近1倍。

  “電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)程度、智能程度和系統(tǒng)調(diào)峰能力,在很大程度上決定了風(fēng)電等間歇式能源的開發(fā)規(guī)模和利用水平。”國網(wǎng)能源研究院院長張運(yùn)洲提出了解決之道,在規(guī)劃建設(shè)大型水電、風(fēng)電基地的同時(shí),同步規(guī)劃設(shè)計(jì)并網(wǎng)方案和跨省跨區(qū)輸電通道,提高風(fēng)電設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的功率可預(yù)測性和可控性,加快抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜日{(diào)峰電源的建設(shè)步伐,加強(qiáng)跨省跨區(qū)輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

  國網(wǎng)能源研究院為我們描繪了清潔能源發(fā)展的未來圖景:內(nèi)蒙古的西部地區(qū)和東部地區(qū)、甘肅河西走廊地區(qū)、河北北部、吉林、新疆、江蘇沿海地區(qū)將建成千萬千瓦級風(fēng)電基地,海上風(fēng)電將得到大規(guī)模開發(fā);西北部地區(qū)將建設(shè)大規(guī)模太陽能發(fā)電基地;核電建設(shè)主要集中在東部沿海地區(qū),內(nèi)陸核電起步建設(shè);西部地區(qū)繼續(xù)大力發(fā)展水電,金沙江流域、四川、云南的水電資源將成為我國西電東送的重要電源,西藏外送水電也將大規(guī)模開工建設(shè)。

  同時(shí),根據(jù)規(guī)劃2020年國家電網(wǎng)特高壓及跨區(qū)、跨國電網(wǎng)輸送容量將達(dá)到3.73億千瓦以上,其中通過特高壓傳輸?shù)娜萘繛?.5億千瓦以上,這必將為清潔能源的大規(guī)模開發(fā)利用提供堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)支撐,為清潔能源規(guī)模集約送出打造便捷高效的“電力高速路”。

  在今年的全國兩會上,已有不少代表、委員建議國家將建設(shè)特高壓上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略,將特高壓發(fā)展納入國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃。

  張運(yùn)洲的建議更為明晰,希望國家能盡快批復(fù)“兩縱兩橫”特高壓交流后續(xù)工程開展前期工作,盡快核準(zhǔn)建設(shè)陜北(蒙西)—長沙、錫盟—上海、皖電東送工程等項(xiàng)目,陸續(xù)開工建設(shè)溪洛渡—浙西、寧東—紹興、哈密—河南、酒泉—湖南等特高壓直流工程,“十二五”期間全部建成投產(chǎn),實(shí)現(xiàn)將西部、北部地區(qū)豐富的能源資源大規(guī)模輸送到中東部地區(qū)。

  清潔能源資源的開發(fā)利用方式包括發(fā)電、供熱、制氣/燃料等。其中,水能、核能、風(fēng)能的主要開發(fā)利用方式是發(fā)電;太陽能的主要開發(fā)利用方式是發(fā)電和供熱;生物質(zhì)能的主要開發(fā)利用方式包括燃料、發(fā)電和制氣等??傮w來看,我國80%以上的清潔能源將轉(zhuǎn)換為電力加以利用。

  受能源資源稟賦影響,我國電力供應(yīng)長期以煤電為主,清潔能源占一次能源產(chǎn)量的比重較低。截至2009年底,煤電裝機(jī)所占比重高達(dá)74%,發(fā)電量占82%,火電廠消耗的原煤占全國煤炭消費(fèi)總量的50%以上,排放的二氧化硫、二氧化碳等占全國排放量的比例均在40%以上。

  初步分析,要實(shí)現(xiàn)2020年我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及碳排放強(qiáng)度下降的目標(biāo),清潔能源發(fā)電裝機(jī)占電力總裝機(jī)比重必須達(dá)到1/3以上,發(fā)電量占總發(fā)電量的比重必須達(dá)到1/4以上。根據(jù)測算,2020年全國能源消費(fèi)總量約合45億噸標(biāo)煤,非化石燃料的發(fā)電量要達(dá)到2萬億千瓦時(shí),合標(biāo)煤6.9億噸,才能實(shí)現(xiàn)占能源消耗總量15%的目標(biāo)。

  據(jù)分析,要實(shí)現(xiàn)2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到15%的要求,清潔能源發(fā)電需要達(dá)到12.4%—12.8%;清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量為4.9—5.7億千瓦,將占電力總裝機(jī)容量的32%—35%左右。其中,水電裝機(jī)容量達(dá)到3—3.5億千瓦,核電裝機(jī)容量達(dá)到8000萬千瓦左右,風(fēng)電和太陽能裝機(jī)容量合計(jì)達(dá)到1.5億千瓦左右。(記者 瞿劍)

  

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