风电场与电网联接以后,从2010年起又发生了弃风限电的情况,弃风电量即受供电负荷水平和电网调峰的影响,由于调度运行管理等因素造成损失的风电场上网电量。弃风率是弃风电量与应上网电量之比,2011、2012和2013年全国的弃风率平均值分别是14.5%、17.1%和10.7%(图8)。风电场开发商售电收入缩减,影响对新风电项目的投资。
图8 2003-2013 上网电量和弃风电量 (单位:TWh,1 TWh=10亿千瓦时)
中国风能资源丰富的地区在北部和西部,地广人稀,工业也很少,电力负荷小,而这些地区集中开发风电场,装机容量大。另一方面燃煤电厂在冬季取暖期以热定电,为保证供热不能减少发电功率,这个季节风力强劲,所发风电不能全部在当地消纳,造成弃风。
解决的方案主要有两个,一是增加当地的电力负荷,已经建立了一些风电供热的示范项目,将原来需要弃风而损失的风电利用起来,为带有储热装置的电力供暖系统供电;另一个是建设跨区输电的通道,将风电输送到中国东部电力负荷中心,2014年1月从新疆的风电基地哈密南到河南郑州的±800千伏(kV)特高压直流输电线路投入运行,输送能力800万千瓦(8GW),输电距离2200千米(km)。跨区输电通道项目的规划、核准和建设也将提速。
为了减少弃风限电,分散式开发风电受到鼓励,即在电力负荷较大的地方建设风电场,接入电压等级不大于110千伏(kV)的电网,不改变现有输电容量,在当地消纳风电电量。与中国北部和西部集中开发风电的地区相比,虽然这些地方的风能资源较差,但是风电标杆电价是最高的,而且制造商能够提供低风速风电机组产品,没有弃风限电情况,使风电场项目可以盈利,吸引开发商投资。
中国海上风电2013年底累计装机容量达到42.9万千瓦(429MW),进展缓慢,因为全国的海洋功能区划重新调整,原来各省的海上风电发展规划中的海域用途发生改变,已经在2010年完成招标的4个海上风电特许权项目,合计容量100万千瓦(1GW),推迟到2013年才核准,其他海上风电项目陆续启动,关于海上风电的上网电价正在研究。2010年中国第一个海上风电场在上海举办世博会期间投运,装机规模10万千瓦(100MW),世界上第一个潮间带风电场于2012年在江苏如东建成,装机容量18.2万千瓦(182MW)。这两个项目为海上风电开发积累了初步经验,还有许多技术和经济性的问题有待解决,需要建设一批示范海上风电场进行探索。
发展前景
中国风能资源丰富,在解决了风电设备制造能力和成本问题以后,风电具备大规模发展的条件,改善电源结构,增加清洁能源发电量,减少污染物和温室气体排放,应对气候变化是发展风电的主要动力。
中国的电源以燃煤火电为主,虽然发电量的比例从2003年的83%减少到2013年的78%(表1),但是总量很大,达到4.2 万亿千瓦时(4190TWh)。因此中国政府承诺到2020年非化石能源要占一次能源消费的15%,国务院在2013年公布的能源发展“十二五(2011-2015)”规划中规定2015年非化石能源消费比重提高到11.4%,非化石能源发电装机比重达到30%,这些目标是约束性指标,也是制定其他各种能源规划的主要依据。
表1 2003-2008-2013 电源结构-发电量 (单位:TWh, 1 TWh=10亿千瓦时)