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广西风电并网并存挑战与机遇

南方电网报2020-07-28

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  风电发展促进广西电源结构向“清洁、绿色”转型升级。 李俊 摄

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  7月21日,南宁供电局供电服务中心工作人员上门走访在建的马山苏仅风电场项目,现场了解工程建设进度,详细解答客户问题,为项目8月中旬并网送电做好服务。 蓝宗群 摄

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  广西风电装机容量变化(万千瓦)

 

  近年来,广西陆上风电发展迅速,同时,海上风电也开始起步。风电的发展一方面促进了广西电源结构向“清洁、绿色”转型升级,另一方面由于风电具有随机性和波动性等特点,也给电力系统的调节能力带来了不小的挑战。

  在南方电网广西电网企业的努力下,广西的风电一直保持“零弃风”的运行消纳纪录,但随着风电在短期内大规模集中并网,广西电力系统面临的调峰压力也将进一步加剧。国家政策明确,2018年底之前核准的风电项目,2020年底前仍未完成并网的,国家不再补贴。为赶上补贴末班车,广西风电项目纷纷加快建设,预计今年全年新增投产的风电机组将超过400万千瓦,超出历年来累计并网的容量。大规模风电并网,给广西电网的安全运行和清洁能源消纳带来巨大的挑战。

  A 风能为何在广西被寄予厚望?

  近年来,广西用电量持续快速增长,2018和2019年增速均位居全国第二位,今年上半年增速位居全国第五位。目前,广西电力供应已出现“紧平衡”局面,预计到2025年电力供应缺口将达到1000万千瓦以上。

  广西在能源资源方面有些先天不足,因此风能也被寄予了相当的希望。记者从广西壮族自治区发改委(以下简称“广西发改委”)能源局了解到,由于缺煤、少油、乏气,广西能源绝大部分需要从区外引入的局面仍未改变。从广西区内电源发展情况看,水电资源已基本开发完毕,煤电严格受国家指标控制,核电建设周期较长,光伏发电和生物质等新能源规模较小。

  就广西的资源禀赋而言,具备规模化开发条件的海上风电是广西能源供应的重要补充,一定程度上可以缓解广西电力供应不足的问题。

  广西总体上呈现桂北、桂南山区和北部湾沿岸风能资源较大、西部丘陵地带和东部河谷平原风能资源偏小的特点。同时秋、冬季是风能资源利用的最佳季节,随着离地高度的增加,风能资源可利用量明显提高。

  根据广西发改委印发的《广西陆上风电场建设规划修编(2017年5月)》,广西陆上风电规划技术可开发总规模达1993万千瓦;同时根据最新的海上风电研究成果,预估海上风电可开发总装机容量约3300万千瓦。

  与可开发规模相适应的是,广西风电建设和并网驶入快车道,2018年、2019年,广西新增投产的风电发电装机容量在突破200万千瓦大关后,分别达到207.65万千瓦、287万千瓦,同比增长均超38%。截至2020年6月,广西累计投产的风电装机达348万千瓦,年底有望超过650万千瓦,呈现爆发式增长态势。

  广西电网企业电网规划研究中心先容,根据广西风电消纳能力及目前正在开展的规划,“十四五”期间,广西风电每年将会有约100万千瓦的接入规模,2025年风电规模将达1100万千瓦,届时将对广西电力供应缺口形成一定的补充。

  此外,由于风电项目投资较大,且风电项目建设及运营期均能产生稳定的税收来源,对当地脱贫攻坚和乡村振兴起到积极推进作用。同时,风电的节能减排和环境效益非常明显。

  B 像猴子一样上蹿下跳的风能

  风能“像猴子一样上蹿下跳”,因为风能具有不稳定、“反调峰”等特点,给电网带来了很大的挑战。

  “反调峰”是指在实际运行中经常出现负荷高峰时段发不出电,低谷时段负荷轻时多发电,严重挤占可调节能源的运行空间。

  “风电出力波动性太大,短时间内大幅变化,对发电安排、低谷调峰、断面控制均带来较大影响。”广西电网企业电力调度控制中心副总工程师李凌先容。她举了个例子,今年4月9日,广西全网风电最高出力30万千瓦,占装机9%;12日,风电最高出力276.3万千瓦,占装机82%;14日,风电最高出力迅速下降到50万千瓦左右,占装机15%,出力变化幅度超过200万千瓦,为当时负荷2000万千瓦的10%。

  不仅风力出力波动性大,而且广西电源调峰能力严重不足,水电多为不具备年调节或季调节能力的机组,核电不具备快速调峰响应能力,燃煤自备机组不参与调峰,风电大量并网进一步加剧了广西电网调峰困难。

  广西电网企业计划发展部主网规划科电网二次规划与电源并网管理专责聂宇先容,大规模风电集中并网进一步加大了对系统调峰容量的需求,为充分消纳新能源,大量火电机组夜间被迫低负荷运行,异常跳闸风险大幅增加,可能导致高峰时段供电能力不足而错峰限电。

  “广西汛期时连续降雨,空调不再使用,低谷时段负荷降低,而同时水电、风电发电能力却骤增,煤电供热机组和核电等发电能力无法大幅度压减,这段时期内电力负荷无法完全消纳同期的电力系统发电能力,从而可能产生阶段性的弃水或弃风电量。因此,广西电力系统低谷时段调峰能力不足是制约集中式风电并网规模的主要因素。”聂宇先容。

  记者还了解到,目前广西的陆上风电装机主要集中于桂林、贺州、柳州网区,随着风电规模的大幅度增长,广西电网特别是桂林电网发生“次同步振荡”的风险日益增加。“在风电大发情况下,电网北电南送潮流加重,导致500千伏来中甲线、梧州—贺州电磁环网相关断面重载,给电网安全带来更多的不稳定性。”李凌先容。

  此外,“十四五”期间广西还将积极发展海上风电,海上风电的出力虽较陆上风电平稳,且反调峰特性弱于陆上风电,但其对系统调峰仍将带来较大挑战,对接入陆上风电的规模也带来较大影响。

  C 并非“不知道什么时候风来”

  广西风电并网面临的挑战也并非无解,就像每建一处风能发电装机都要经过长达一年的测风,并非“不知道什么时候风来”。

  “提前发现问题,提前应对,否则就会措手不及。比如可以提升风电等可再生能源功率预测水平,推动新能源功率预测主站建设,实现区内风电等新能源的短期和超短期集中功率预测。”李凌建议,“同时合理引导风电布局,避免局部装机过于集中,研究系统可承受的总规模,避免无上限、无序发展。”

  除了提升预测能力之外,今年3月5日,国家能源局印发《关于2020年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》,其中有两点值得重点关注:一是确定新增风电、光伏核准(备案)规模时,“以电网消纳能力为依据合理安排新增核准(备案)项目规模”;二是安排项目建设并网时,电网企业要“发挥电网并网关口作用,严格按照规划和消纳能力合理安排项目并网时序”。这体现了国家能源局以电网消纳能力为重要抓手,引导风电高质量有序发展的工作思路。

  广西电网企业计划发展部建议,当前已核准及列入开发建设方案的陆上风电项目已基本占用全区后几年的风电消纳空间,因此需密切关注负荷发展和风电消纳形势的改善情况,科学有序推动新增风电项目的核准和建设。

  “考虑到当前已核准且有效的带补贴风电项目856万千瓦大多已开工建设,到2023年后方能基本消纳,因此2023年以前,我区的风电消纳空间基本用于消化已核准的存量风电项目。”聂宇先容。

  “广西电网企业电网规划研究中心已配合政府开展了2019和2020年的风电年度评优工作,使资源优、建设条件好、企业能力强的项目优先获得建设指标,促进风电产业健康发展,引导风电科学有序接入。”广西电网企业电网规划研究中心电源规划研究专责潘珍先容。

  记者还了解到,广西电网企业还将加强清洁能源消纳能力分析,按年度向能源主管部门报送清洁能源消纳空间的三年滚动测算情况。同时,优化管理机制,推动清洁能源项目与配套电网工程同步规划、同步建设、同步运行;完善辅助服务、电力市场化交易机制;提升电力系统调节能力,推动储能应用,鼓励建设新一代电网友好型新能源电站。

  “广西风能全额吸纳还要发挥南网大平台调剂作用,同时利用广西调峰电力辅助服务市场解决低谷调峰困难问题,进而提升新能源消纳能力。”李凌先容。

  “南网一盘棋”的力量还体现在,2019年4月调峰调频企业与南宁市人民政府签订了《南宁抽水蓄能电站项目开发合作协议书》,这标志着南宁抽水蓄能电站项目前期工作全面启动。待南宁抽水蓄能电站建成后,将增强广西电力系统调节能力,一定程度上缓解风电等新能源的消纳问题,增强对广西区外电力的接纳能力。

  南网传媒全媒体记者 韩晓彤 通讯员 陈钦荣

  >> 对话

  广西电网主动服务风电企业,安排有序并网

  对话广西壮族自治区发改委能源局新能源和可再生能源处处长覃迪

  记者:发展风电如何服务广西经济社会发展?

  覃迪:发展风力发电是我区经济社会发展的需要。陆上风电方面,由于风电项目投资较大,且风电项目建设及运营期均能产生稳定的税收来源,对当地脱贫攻坚和乡村振兴起到积极推进作用。

  海上风电方面,我区正按照国家建设西部陆海新通道的重大战略部署要求,加快构建“南向、北联、东融、西合”全方位开放发展新格局,着力发展向海经济,北部湾海域发展海上风电是其中重要内容。开发海上风电,带动广西海上风电产业发展并树立标杆,通过西部陆海新通道辐射东盟,从而带动投资和相关产业增长,有利于推进西部陆海新通道建设,打造新的经济增长点。

  按装机1000万千瓦测算,风电场建设直接投资约1600亿元,其中风电机组设备投资约800亿元。若能引进国内领先的装备制造业及相关服务业落户广西,将带动广西工业产值增加约3000亿元,增加税收约400亿元,并吸引上下游轴承、链条、钢铁、电缆、工程施工、风电运维、专业服务及其他关联产业落户广西、快速发展。

  同时,东盟国家的风电发展仍处于起步阶段,未来发展潜力巨大。我区紧邻东盟,利用中国—东盟博览会的平台及区域交通优势,我区的风电装备制造业预计将有广阔的市场空间。

  记者:发展风能对广西节能减排有哪些重要作用?

  覃迪:风电是清洁的可再生能源,运营期间基本没有污染,节能减排和环境效益非常明显,对我区完成节能减排指标起到重要作用。乐观估计,按2025年风电装机将达到2000万千瓦测算,年发电量约为400亿千瓦时,约相当于减少火电厂燃烧1200万吨标煤,减排二氧化碳800万吨,二氧化硫50万吨,环境效益明显。当然,目前风电场建设期间对生态环境还造成一定影响,但从我区富川、兴安等地风电群的成功经验看,若加强监管和加大环保投入,风电项目完全可以建成青山绿水型的环境友好项目。

  记者:在风电并网方面,广西电网企业做得如何?

  覃迪:一直以来,广西电网企业积极配合我委开展新能源发展工作,定期向我委报告新能源消纳空间、项目建设进展、存在问题等情况。主动服务风电企业,引导办理并网手续,研究确定接入系统方案,安排项目有序并网。2018年以来,通过进一步深化电力体制改革若干措施及配套方案、加强电网平台建设、深化清洁能源调度、拓展电力市场交易、稳存量扩增量等措施,我区均实现零弃水、零弃风、零弃光,取得清洁能源全额消纳的良好成效。

  记者:目前广西风电项目提速,建设这些风电项目面临哪些挑战,又是如何克服的?

  覃迪:我区风电项目建设面临的主要困难是用林审批、水土保持、建设条件复杂、征地拆迁等问题。今年受国家政策影响,风电抢装潮导致风机供货紧张,价格上涨,部分民营企业甚至出现买不到风机的情况。

  我区全面贯彻落实党中央、国务院决策部署,正围绕“奋战一百天、攻坚二季度,稳住上半年、加快下半年,奋力完成全年经济社会发展各项任务”的目标任务,大力推进“能源网”项目建设,风电项目建设是“能源网”建设的重要内容。自治区印发“能源网”三年行动计划,成立“能源网”工作专班,专职负责能源网项目推进、协调等工作。目前能源网项目均实行月报和云平台管理制度,能源网专班根据云平台监测数据,定期对各地市列入自治区“能源网”项目推进情况进行月度通报,督促各市进一步增强服务意识,加强协调力度,力争实现项目早开工、早投产。

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