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为了减少调峰引起的弃风现象,增加调峰电源(主要是抽水蓄能电站),提高系统调峰能力是技术上有效的手段。假设在建设风电的同时,不配置调峰电源,不提高系统调峰能力,那么风电机组将出现大量弃风,而如果为了实现既定的风电上网电量的目标,就必须进一步增加风电建设规模,将增加整个系统的建设投资和运营成本;假设在建设风电的同时,配置大量的抽水蓄能机组,一方面固然减少甚至消除了风电弃风现象,但另一方面抽水蓄能电站的建设运行也需要成本投入。因此,风电究竟应不应该弃风?风电应配套建设多大比例的蓄能机组?最佳的弃风比例是多少?这些都是需要深入研究、定量分析后才能够回答的问题。
为了开展研究,笔者构建了简化模型,主要包括:假定系统为纯火电系统,配置必要的调峰电源,在没有风电接入前,基本达到调峰平衡,同时,待接入的风电比重不超过系统最大负荷的20%。发展风电的目的主要是获取清洁的能源,因此对模型开展研究的边界条件是系统接纳固定的风电上网电量,同时整个系统成本最低(等价于单位风电上网成本最低)。
根据以上简化模型,并参照系统负荷特性、风电出力特性等基础数据,对风电机组不配套蓄能机组、配套10%、20%,直到50%风电机组等多种方案进行了模拟和计算分析。结果表明,当配套抽水蓄能占风电比重10%-20%左右,风电弃风约5%-10%,此时单位千瓦风电上网成本最小,在接纳同样风电上网电量的条件下,整个系统成本最低。
通过模型的理论分析,我们认识到,追求风电百分之百消纳是不经济的,为了达成相同的风电上网电量的目标,在系统调峰不足的情况下,可以适度弃风,这样才会使全系统成本最低。
三、关于大基地集中布局与低风速地区布局
风电大基地布局具有资源条件好、用地成本低、易于连片规模开发和集中管理等优势,过去几年中,我国风电发展主要集中在“三北”地区资源条件好的大型风电基地布局发展,如内蒙地区风电装机超过800万千瓦,河西地区风电超过500万千瓦。在大基地布局发展到一定阶段后,问题也随着而来,最主要的就是风电的送出与消纳问题。受此影响,大基地风电弃风比重逐年增加,经营效益不断下滑。
鉴于大基地布局发展中遇到的问题,大家把目光投向了低风速地区。据相关统计,我国可利用的低风速资源面积约占风能资源区的68%,且大多数接近电网负荷的受端地区,2011年国家批准纳入核准计划的2000多万千瓦风电项目中,有约一半属于低风速地区风电项目。
那么,从国家和全社会层面上,究竟是优先发展大基地集中布局还是加快低风速地区布局?在完成1亿、1.8亿规划目标中,大基地和低风速地区的合理比重是多少?要回答这些问题,就必须建立一套分析评价的准则,开展大量的测量、统计,并依据优化理论进行深入计算分析。由于全面细致的资料目前无法取得,笔者仅以个别案例予以说明,供全面分析时借鉴。
关于评价准则。评价不同风电发展方式时,首先要保证各方案下被电力系统吸纳的风电电量相同;其次,方案优劣的判别,就是看在满足以上要求的情况下,哪个方案系统的成本低,就是好方案,成本高,就是差方案。
关于大基地方案。作为算例,假定一个基地风电项目位于内蒙,单位造价7000元,理论年发电小时2600,弃风比重10%,当地煤价450元/吨标准煤,火电煤耗330克/千瓦时。
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