自2008年在甘肅酒泉獲批建設第一個千萬千瓦級風電基地以來,我國先后在新疆維吾爾自治區、寧夏回族自治區、甘肅省建成中國重要的千萬千瓦級風電基地,但由于西北地區的經濟發展水平相對不高,電力消納能力有限,大部分省份出現了較高比例的棄風現象,對于該地區風電發展產生一定的負面影響。
為此,本文結合西北地區風能資源情況,在分析風電發展現狀以及影響因素的基礎上,對該地區的風電發展提出合理化建議。
發展現狀分析
西北地區為高原地貌,加上地表起伏較小,是我國風能資源最豐富的區域之一。據相關統計,有3億千瓦可開發的風能資源蘊藏在這一區域,全國陸地風能資源有 1/3左右分布在甘肅、新疆、寧夏等地區。陜西、甘肅、 青海、寧夏與新疆的風能資源分別占全國的0.92%、4.5%、10%、0.59% 以及13.56%。2018年,西北地區新增風電并網容量為335.3萬千瓦,累計并網容量為4905萬千瓦,占全網總裝機容量的19.43%;風電發電量為870.16億千瓦時,占全網總發電量的11.33%。
一. 總體裝機
由圖1可知,西北地區的風電總裝機容量逐年增高,但占全國風電總裝機容量的比例自2015年以來,逐年降低。截至2018年年底,西北地區累計風電總裝機容量為 52718MW,在全國的占比為25.16%。
圖2可知,近5年來,西北地區2015年的風電新增裝機容量最大,為 11606MW;2015年后,新增裝機容量逐年降低,2018年,風電新增裝機容量為3001MW。就裝機占比來看,2014年西北地區的風電新增裝機容量占全國的39.3%;2014年后,這一比例逐年下降,2018年為14.2%。
三. 各省份風電新增裝機容量占比
由圖3可知,2014年陜西風電新增裝機容量占西北地區的比例為4.09%;2014-2017年的占比逐年升高,2017年占比為20.31%;2018年有所下降,占比為12.53%。2014年甘肅風電新增裝機容量占西北地區的比例為39.79%;2014-2018年的占比逐年降低,到2018年僅為0.07%。2014年青海風電新增裝機容量占西北地區的比例為2.30%;2014―2018年的占比逐年增高,2018年高達 55.98%。2014年寧夏風電新增裝機容量占西北地區的比例為18.57%;2014-2017年的占比逐年升高,2017 年的占比為22.81%;到2018年有所下降,占比為15.86%。2015年新疆風電新增裝機容量占西北地區的比例最大,為56.72%;2015-2017年逐年降低,2017年的占比為13.13%,2018 年的占比為15.56%。
四. 各省份的棄風率
由圖4可知,從近幾年的整體變化來看,棄風率在2014-2016年逐年增高,2016-2018年逐年降低。從各省份的情況來看,甘肅與新疆的棄風率最高,兩者在 2015-2018 年間,棄風率均超過20%。特別是2016年,甘肅與新疆的棄風率分別高達43.11%與38.37%。寧夏的棄風率在 2014-2015 年有所升高,在2015年后逐年降低,2018年已降低至1.62%。陜西近5年的棄風率均低于10%,2018年的棄風率為2.64%。青海的棄風率最低,每年的棄風率幾乎都為零。
五. 風電發展分析
通過對西北地區的風電裝機、各省份的裝機占比以及棄風率等情況的分析可知:
(1)西北地區的新增裝機容量與總裝機容量在全國占比減少的同時,其棄風率也在逐漸降低。
(2)棄風率高的省份,如新疆、甘肅,新增裝機容量也較少;青海作為棄風率低的省份,其新增裝機容量在西北地區的占比較高。因此,為了進一步促進西北地區風電建設,首先需要解決棄風率高的問題。
(3)新疆、甘肅等省份的風能資源較好,但由于遠離負荷中心,輸電線路長,而電網建設與電源建設不匹配,導致限電棄風較為嚴重。因此,加強電網建設,可進一步推動西北地區的風電發展。
(4)青海的風電發展較快,因為該省的能源結構以水電為主,煤電、燃氣為輔。增加風電可補充水電在冬、春兩季的不足,保證電網調度需求。
(5)寧夏在保證裝機量的前提下,棄風率也在降低。這是由于近幾年該地區優化機組開機方式,深挖火電調峰能力;同時積極開展跨省日前、實時交易和電量置換,實現了新能源跨省錯峰消納。
影響風電發展的因素
在西北地區,憑借得天獨厚的地理優勢,先后建成甘肅、新疆、寧夏等地區的千萬千瓦級風電基地。由于之前的現象級增長,近幾年西北地區風電新增裝機容量在全國的占比逐年減少。影響其發展的因素主要如下:
(1)國家能源局指出,在棄風率高于20%的地區,將不再安排新的風電建設規模。這一舉措導致新疆、甘肅地區近幾年已暫停風電建設。同時,國家能源局在 2016年推行了風電投資監測預警機制,預警顏色按紅、橙、 藍三色表示,紅色區域即為暫停風電開發建設的區域。2019年,甘肅、新疆均為紅色預警區。
(2)由于陸上風電標桿上網電價被改為指導價,新核準的集中式陸上風電項目上網電價全部通過競價的方式確定,且不得高于項目所在風能資源區的指導價。平價上網政策的推行與國家補貼政策的取消,使得新開發的風電場面臨新的技術考驗與開發難度進一步加大。
(3)西北地區的電力消納能力有限,且風電分布比較集中,對外輸送有賴于特高壓、超高壓輸電線路建設。西北地區每年風電的棄風率較高,影響到風電裝機容量的增長。
(4)海上風能資源稟賦優越,近幾年以及未來將成為產業發展的一個重點。這使得深居內陸的西北地區的風電裝機在全國的占比逐漸減小。
(5)土地管理制度實施以后,受到耕地紅線不能動、林地不能建等限制,西北地區可開發的風能資源進一步減少。
未來風電發展模式
面對現有問題,以及更好地迎接未來“新”電力系統挑戰,在西北地區開發風電必須具有新的發展理念,朝著智能化、精細化的方向發展。
(1)隨著西北地區土地資源以及風能資源的日漸稀缺,該地區的風電開發模式應日趨“精細化”。在開發前期,應通過充分分析風能資源,選擇最優機型和機位點;在建設中,做到施工精細化,杜絕遺留問題。
(2)2017年,國家能源局發布了《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》,分散化與就地消納是風電發展的主題。在未來,分散式將成為西北地區風電發展的新模式。
(3)智能化將大幅提高風電機組的可靠性和可利用率,增加電量產出,降低成本。將互聯網、大數據的思維應用于風電設備制造和風電場運維,必將成為未來發展的趨勢。通過風電控制技術、信息技術以及通信技術的深度融合,可以實現風電場開發、運維與監控的智能化,最終達到風電“無人值班、少人職守、集中監控、智能 運行”的目標。
(4)西北地區“兩個細則”以及國家電網將高電壓穿越以及一次調頻作為風電場并網的硬性規定,對風電場穩定運行以及抗干擾能力提出新的要求。在未來幾年,新建與已建成的風電場應提前優化布局,充分考慮細則要求,從功能配置、性能提升等方面,規避考核風險。
結語
我國西北地區的風電已經進入了平穩發展期,從長遠來看,西北地區仍然是我國重要的能源供給基地。其將以“發展、調整、再發展”的模式,實現風電可持續發展。新建風電場應朝精細化、智能化的方向發展,實現風電建設精細化,運行維護智能化,更好地配合電網調度。此外,政策在風電的開發利用中發揮著極其重要的作用,相關部門應根據西北地區的風電發展情況,制定相適宜的政策,切實解決發展中遇到的問題。CWEA
為此,本文結合西北地區風能資源情況,在分析風電發展現狀以及影響因素的基礎上,對該地區的風電發展提出合理化建議。
發展現狀分析
西北地區為高原地貌,加上地表起伏較小,是我國風能資源最豐富的區域之一。據相關統計,有3億千瓦可開發的風能資源蘊藏在這一區域,全國陸地風能資源有 1/3左右分布在甘肅、新疆、寧夏等地區。陜西、甘肅、 青海、寧夏與新疆的風能資源分別占全國的0.92%、4.5%、10%、0.59% 以及13.56%。2018年,西北地區新增風電并網容量為335.3萬千瓦,累計并網容量為4905萬千瓦,占全網總裝機容量的19.43%;風電發電量為870.16億千瓦時,占全網總發電量的11.33%。
一. 總體裝機
由圖1可知,西北地區的風電總裝機容量逐年增高,但占全國風電總裝機容量的比例自2015年以來,逐年降低。截至2018年年底,西北地區累計風電總裝機容量為 52718MW,在全國的占比為25.16%。
圖2可知,近5年來,西北地區2015年的風電新增裝機容量最大,為 11606MW;2015年后,新增裝機容量逐年降低,2018年,風電新增裝機容量為3001MW。就裝機占比來看,2014年西北地區的風電新增裝機容量占全國的39.3%;2014年后,這一比例逐年下降,2018年為14.2%。
三. 各省份風電新增裝機容量占比
由圖3可知,2014年陜西風電新增裝機容量占西北地區的比例為4.09%;2014-2017年的占比逐年升高,2017年占比為20.31%;2018年有所下降,占比為12.53%。2014年甘肅風電新增裝機容量占西北地區的比例為39.79%;2014-2018年的占比逐年降低,到2018年僅為0.07%。2014年青海風電新增裝機容量占西北地區的比例為2.30%;2014―2018年的占比逐年增高,2018年高達 55.98%。2014年寧夏風電新增裝機容量占西北地區的比例為18.57%;2014-2017年的占比逐年升高,2017 年的占比為22.81%;到2018年有所下降,占比為15.86%。2015年新疆風電新增裝機容量占西北地區的比例最大,為56.72%;2015-2017年逐年降低,2017年的占比為13.13%,2018 年的占比為15.56%。
四. 各省份的棄風率
由圖4可知,從近幾年的整體變化來看,棄風率在2014-2016年逐年增高,2016-2018年逐年降低。從各省份的情況來看,甘肅與新疆的棄風率最高,兩者在 2015-2018 年間,棄風率均超過20%。特別是2016年,甘肅與新疆的棄風率分別高達43.11%與38.37%。寧夏的棄風率在 2014-2015 年有所升高,在2015年后逐年降低,2018年已降低至1.62%。陜西近5年的棄風率均低于10%,2018年的棄風率為2.64%。青海的棄風率最低,每年的棄風率幾乎都為零。
五. 風電發展分析
通過對西北地區的風電裝機、各省份的裝機占比以及棄風率等情況的分析可知:
(1)西北地區的新增裝機容量與總裝機容量在全國占比減少的同時,其棄風率也在逐漸降低。
(2)棄風率高的省份,如新疆、甘肅,新增裝機容量也較少;青海作為棄風率低的省份,其新增裝機容量在西北地區的占比較高。因此,為了進一步促進西北地區風電建設,首先需要解決棄風率高的問題。
(3)新疆、甘肅等省份的風能資源較好,但由于遠離負荷中心,輸電線路長,而電網建設與電源建設不匹配,導致限電棄風較為嚴重。因此,加強電網建設,可進一步推動西北地區的風電發展。
(4)青海的風電發展較快,因為該省的能源結構以水電為主,煤電、燃氣為輔。增加風電可補充水電在冬、春兩季的不足,保證電網調度需求。
(5)寧夏在保證裝機量的前提下,棄風率也在降低。這是由于近幾年該地區優化機組開機方式,深挖火電調峰能力;同時積極開展跨省日前、實時交易和電量置換,實現了新能源跨省錯峰消納。
影響風電發展的因素
在西北地區,憑借得天獨厚的地理優勢,先后建成甘肅、新疆、寧夏等地區的千萬千瓦級風電基地。由于之前的現象級增長,近幾年西北地區風電新增裝機容量在全國的占比逐年減少。影響其發展的因素主要如下:
(1)國家能源局指出,在棄風率高于20%的地區,將不再安排新的風電建設規模。這一舉措導致新疆、甘肅地區近幾年已暫停風電建設。同時,國家能源局在 2016年推行了風電投資監測預警機制,預警顏色按紅、橙、 藍三色表示,紅色區域即為暫停風電開發建設的區域。2019年,甘肅、新疆均為紅色預警區。
(2)由于陸上風電標桿上網電價被改為指導價,新核準的集中式陸上風電項目上網電價全部通過競價的方式確定,且不得高于項目所在風能資源區的指導價。平價上網政策的推行與國家補貼政策的取消,使得新開發的風電場面臨新的技術考驗與開發難度進一步加大。
(3)西北地區的電力消納能力有限,且風電分布比較集中,對外輸送有賴于特高壓、超高壓輸電線路建設。西北地區每年風電的棄風率較高,影響到風電裝機容量的增長。
(4)海上風能資源稟賦優越,近幾年以及未來將成為產業發展的一個重點。這使得深居內陸的西北地區的風電裝機在全國的占比逐漸減小。
(5)土地管理制度實施以后,受到耕地紅線不能動、林地不能建等限制,西北地區可開發的風能資源進一步減少。
未來風電發展模式
面對現有問題,以及更好地迎接未來“新”電力系統挑戰,在西北地區開發風電必須具有新的發展理念,朝著智能化、精細化的方向發展。
(1)隨著西北地區土地資源以及風能資源的日漸稀缺,該地區的風電開發模式應日趨“精細化”。在開發前期,應通過充分分析風能資源,選擇最優機型和機位點;在建設中,做到施工精細化,杜絕遺留問題。
(2)2017年,國家能源局發布了《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》,分散化與就地消納是風電發展的主題。在未來,分散式將成為西北地區風電發展的新模式。
(3)智能化將大幅提高風電機組的可靠性和可利用率,增加電量產出,降低成本。將互聯網、大數據的思維應用于風電設備制造和風電場運維,必將成為未來發展的趨勢。通過風電控制技術、信息技術以及通信技術的深度融合,可以實現風電場開發、運維與監控的智能化,最終達到風電“無人值班、少人職守、集中監控、智能 運行”的目標。
(4)西北地區“兩個細則”以及國家電網將高電壓穿越以及一次調頻作為風電場并網的硬性規定,對風電場穩定運行以及抗干擾能力提出新的要求。在未來幾年,新建與已建成的風電場應提前優化布局,充分考慮細則要求,從功能配置、性能提升等方面,規避考核風險。
結語
我國西北地區的風電已經進入了平穩發展期,從長遠來看,西北地區仍然是我國重要的能源供給基地。其將以“發展、調整、再發展”的模式,實現風電可持續發展。新建風電場應朝精細化、智能化的方向發展,實現風電建設精細化,運行維護智能化,更好地配合電網調度。此外,政策在風電的開發利用中發揮著極其重要的作用,相關部門應根據西北地區的風電發展情況,制定相適宜的政策,切實解決發展中遇到的問題。CWEA