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秦海岩:风电“间歇性”真会影响电网安全吗

2019-03-12  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:相比加州,丹麦的国家清洁能源政策更加雄心勃勃。
中国风力发电网讯:2018年9月,美国加州州长Jerry Brown签署“参议院100号法案”,正式将“加州清洁能源发电利用达到100%”的目标纳入法律。法案规定将加州可再生能源份额目标提升,分别设定了2026年达到50%、和2030年达到60%的目标。而到了2045年,加州将实现零碳电网。
相比加州,丹麦的国家清洁能源政策更加雄心勃勃。丹麦在2011年就已制定目标,在2050年彻底摆脱对化石燃料的依赖。根据丹麦能源组织DanskEnergi的数据,丹麦2018年风能发电量已经占全国电力消费总量的40.8%。
在欧美国家清洁能源发展大踏步前进的同时,中国近几年风电和光伏的发展其实也非常迅猛,但对新能源电力并网能否达到欧洲那么高的比例,我们自上而下的信心仍然严重不足。
尽管已经大力发展了几十年,但仍然存在一个十分普遍的观点,风力发电具有“间歇性”、“波动性”,不如火电“稳定”,因此不是安全的电力供应。甚至还有人认为,减少燃煤发电且大力发展新能源和分布式能源供应,会进一步加剧电网的不稳定性,从而降低电网投入的积极性,最终影响城市民众的用电安全。我国“三北”地区近年来不太合理的高比例“弃风限电”现象,也被误读为是因为风电光伏的“间歇性”和“波动性”无法满足城市用电的发展需求而造成的。
然而实际情况并非如此。
作为风电从业人士,笔者根据国内外研究成果,尝试对几个容易引起误解的基本问题做些解答,希望用事实还原风电的真正面貌,帮助消除社会上对风电的一些误解。
风机良好的布局,可以有效地平滑其出力,具有高至60%甚至更高的保证容量
很多人看到路边建好的风机没转起来,就怀疑风电的是否因为不稳定而被弃用。还有人觉得无风的天气、风机不转,靠风力发电的地区是不是就彻底停电了?
这些朴素的担心不是没有道理,但从风电技术角度看,我们需要讨论一下所谓“风电波动性和间歇性”的影响到底有没有那么大。
实际上,电力系统中的风电不能割裂开来分析,应将其视作一个整体。也就是说,我们不能独立于电力系统其他部分来分析风电到底是不是稳定可靠。
也许我们看到的是某一台风机停了,或一个风电场都停了。但从整体看,风能资源所能发出的电放到整个电力系统中,它并没有全部停止。随着并网风电机组的增多,风电在电网中的变化就会越来越小。对于整体的电力供应而言,除非发生所谓的“风电机组连锁脱网事故”,某台风电机组或某个风电场的风停了不会产生很大的影响,这就好比涓涓细流汇入汪洋大海,不会激起一丝涟漪。
分布在更广泛区域内的风电机组,对付突发和极端事件也更容易一些。比如极端台风天气需要停机,这时可以调动更大区域的风电场来应对这一挑战。
台风来袭的时候,单台风机必须立即停机,从“满发”(即满功率发电)的状态直接降到零出力。但更大范围内的风电机组,不会立即全部停机,而是随着台风的进展,利用大风天气条件,加紧“满发”再逐渐停机,反而能抢到更多发电量。理论上,随着风电场装机容量的增加以及空间分布区域的增大,风电功率的相对波动也会变得越来越平缓,具有明显的“平滑”效应。
图:单场、地区、全省风电汇聚效应曲线对比
上图分别是我国东北地区某省风电的单场、地区、全省的汇聚效应曲线。全省的汇聚效应曲线是三者之中最平滑的,并且全年中都处于发电状态。也就是说,即使是波动性电源,其保证容量也是显着的大于零的,甚至高至60%以上。
一句话概括,与“风电不可靠,根本无法大规模并网应用;并网容量越多,越会威胁到整个电力系统的安全”这个误导性说法相反的事实是:更大规模、布局良好的风电,会更大程度上保障该区域供电稳定。

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(来源:中国电力新闻网  作者:秦海岩)

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