风电发展的出路在哪里？这11个问题直指要害！-第3页-北极星风力发电网

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6、风电需要新的输送通道吗?这样会增加风电成本吗?

历史上，美国在接入新电源时需要同步建设新的输送通道。1930、1940和1950年代的联邦水电开发都包括输电设施建设，设备都归联邦政府所有。1960和1970年代的大型核电站和火电厂建设，催生了洲际电网。同样，芬兰、瑞典和意大利也建造了输送水电的线路。在美国及世界其他地方发展风电，也同样涉及到建设新的输送通道问题，为满足不断增长的电力需求，保证电力的稳定可靠以及接入除风电以外的其他电源，输送通道建设势在必行。

一些研究发现，尽管风电输送通道造价高昂，消费者仍然受益，原因在于风电取代其他发电方式能够降低发电成本。电网协调系统规划(JCSP)，即美国东部电网公司关于输电和发电规划的概念性设计显示，假设2024年20%的电力来自风电，收益成本比率将从1.7降至1。

另外，与电力生产成本(如燃料、运行和维护等)及开发电力所需的资本金相比，电力输送支出在消费者所有电力支出中的比重，已经微不足道。电网协调系统规划(JCSP)研究表明，增加的传输成本预计将占2024年全部能源销售额的2%。

7、风电需要备用电源吗?是否会因启动备用电源而消耗更多的化石能源?

在电力系统中，必须维持发电量和用电量之间的持续平衡。电网通过控制发电来遵循总需求量的变化，而不是遵循某一个发电机组变量或某一个客户负荷的变化。当风电接入电力系统中时，净负荷变化成为电网运营商的操作对象。

电网针对某一个发电站的变量或某一个用户用电量的变化进行调整的成本相当巨大，事实上，也没有这个必要。在这种情况下，并不要求有专门针对风电场、其他发电厂或个体负荷变化的备用电源，否则将是对电力资源的误用和浪费。

至于风电的并网是否会导致更多化石燃料消耗的问题，可以这样理解，风力发出的1度电替代了通常由化石燃料发出的1度电，由此风电减少了化石燃料的消耗和污染物的排放。但是因风电变量而增加的备用容量(无论是热备用还是计划备用)本身也会消耗燃料和排放污染物，所以在替代效果上会小于理论值。但是需要多少的备用容量呢?

迄今为止，大量的研究发现，风电所需的备用容量只占了全部风电容量的一小部分，且随风电的出力情况而变化。通常来讲，有些备用容量是热备用，有些是计划备用。调峰电厂在强制降功率运行时，会增加单位出力的燃料消耗和污染物排放量。

一个保守的例子可以用来说明风电管理规范对燃料消耗和排放所产生的影响。比较3种情况：(1)由化石燃料电厂生产一定量的电能;(2)由风电生产同样多的电能且不需要增加备用;(3)由风电生产同样多的电能且需要增加备用。假设第一种情况和第三种情况中有关化石燃料的平均利用率没有发生任何变化。

从严格意义上讲，这并不十分精确，而是需要进行复杂的模拟实验才能定量地说明这一问题。事实上，对此已进行过一些研究，验证了这个简单的例子所得出的结论。

在第一种情况下，消耗了一定量的化石燃料;在第二种情况下，节省了这些燃料，并避免了由此产生的排放;在第三种情况下，假设需要3%的化石燃料电源作为备用(热备用)，并假设其有25%的效率损失，那么备用电源所耗燃料则相当于第一种情况中所用燃料的4%。因此，相对于第一种情况，第三种情况实际上减少了96%的燃料消耗和污染物排放，而不是100%。但是，最初预估的燃料节约量总体上是正确的，认为风电的变动性实际上会增加系统中燃料消耗的观点是站不住脚的。

英国能源研究中心的研究证明了上述例子的正确性。该中心综合了四项研究结果，这四项研究都直接论述了由于增加运行备用以及化石燃料机组降功率运行，风电的接入是否会造成二氧化碳排放量增加这一问题。该中心认为，在风力发电占比为20%的情况下，因风电并网造成的“效率损失”仅为7%，几乎可以忽略不计。

8、风电需要储存吗?

“风不会一直刮”这一事实经常被用作论据，来说明为应对风电的间歇性，需要储能。然而，持这一观点的人忽视了电网运行特性和风电在广阔的、多样化的空间范围内的运行表现。

一直以来，其他所有的变量(如系统负荷变化、发电稳定性、调度变化、电网布局变化)都可以进行系统化处理。这是因为在进行系统平衡之前将电力汇集起来，需求的多样性降低了成本。储电技术几乎不会用于某单一电源，对其最经济的利用方式是使其为整个系统的经济性服务。储电会对电网产生有益的影响，但是这必须同其成本进行衡量。(截至本文撰写时)美国运行的风电超过2600万千瓦，欧洲地区超过6500万千瓦，并未因平衡风电而增设储能设备。

即使没有风电，储能对系统也是有价值的，这就是为什么在数十年之前，风能和太阳能发电技术尚未被广泛认可时，美国就建设了大约2000万千瓦、全球建设了1亿千瓦的抽水蓄能电站。风电的接入能够使电网中的储能系统价值得到整体提升，但储能系统对电网的作用并未改变──先是储存能量，然后再根据电网需求变化而非只针对风电变化释放能量。

图7是近似于美国西部电网调度的一个简单例子，图中所有数值仅供参考，假定一个为高峰负荷的10%、具有168小时的储能能力的储能设备，然后进行储能分析。系统大量接纳风电的能力主要取决于其他多种电源的构成情况。储能是一种灵活的电源形式，即使系统中没有风电，储能本身对电网系统来说也是具有经济价值的。

随着风电并网量的增加，储能系统的价值也相应提升。没有风电的情况下，储能的价值在每千瓦超过1000美元，可见，低成本的储能设备为系统提供了可观的经济价值。随着风电接入比例的提高，储电系统的价值也会增加，最终能达到每千瓦1600美元左右。目前美国很多地区的电源结构与这个例子中的情况很接近。

在风电占比很高的系统中，储能具有更大价值，因为调度起来更经济，从而使可变成本较低的发电机组(诸如火电和核电)的利润空间受到压缩(及产生市场出清价格)。更多的低电价时段拉大了价差，增加了套利的机会，提升了储能的价值。

在一个基本负荷很低、灵活电源较多的电网系统中，储能的价值大小对风电也就不那么敏感了。如图8所示，在风电没有接入时，储电本身就已具有一定的价值，但是随着风电不断增加，即使风电增加到40%的份额，储电价值也只获得了小幅度的提升。

整个市场价格的走低能够降低率先建设“高固定成本低可变成本电源”(例如火电或者核电)的积极性，也就是说在未来大量使用风电的时代，低可变成本电源会越来越少，这就缩短了低可变成本电源(如火电或核电)收回利润的时间，同时也减少了当前储电在价格总额度中的占比，从而减少成本。

风电到底是否需要储存?这个问题取决于经济成本和利润。众多关于“大规模风电并网成本”的研究已经得出了很多结论，其中最重要的一条是，即使是风电增加到20%的份额，并网成本也能保持在较低的水平，也根本没有必要在风电占比为20%的大范围消纳区域内新增储能系统。这些研究总体上表明，未来十年风电并网成本远远低于专用储电成本，而且并网成本还可以通过使用先进的风能资源预测技术得到进一步降低。

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