「電源與電網不協調」 構成棄風加劇的原因嗎?

2021-01-08 能源100

嚴重的棄風限電困擾了整個風電行業,而將「電源與電網不協調」作為棄風原因的說法仍具有很大的市場。似乎只要存在足夠大的電網容量,或者基於事後的大規模風電併網暴露的問題,「早知如此,需要限制發展規模」就可以了——所謂的「水多了加面,面多了加水」。不清楚最初到底哪個是目標,哪個是必須不斷提升的基礎設施條件,現有的併網潛力是否已經耗竭,而「協調」到底意味著什麼,誰有這種能力以及意願去做這種「協調」?這其中存在著短期與長期問題的邏輯跳躍,目標與約束的混雜。

事實

波動性可再生能源(主要是風電與光伏)進入電力系統,具有三個明顯的系統效應(必須指出,這不涉及好還是不好的價值判斷),程度隨著份額、系統特性的不同而不同。這包括:較低的保證容量;減少的總體系統利用率;過發電(可再生容量出力超過總負荷)(見圖1)。基於系統成本最小化的目標,隨著可再生能源電力的日益增多,未來的系統無疑應該是一個更少基荷、更頻繁爬坡、更多備用的系統。這對未來的發電與電網投資具有很強的含義。除了可再生能源之外的其他電源形式,將只會擁有越來越低的利用水平,以及在更短周期與更少機會內回收固定投資的機會,電力系統需要日益成為一個輕資產的系統。傳統煤電機組與輸電設施,「大」本身都不再是優點,而是影響系統靈活性的巨大缺點。

(淨)基荷將越來越少,直至在波動性電源到達一定份額之後徹底消失。這跟中國傳統的基荷思維(運行無頻繁變化、關注電量而不是容量),以及「水多了加面,面多了加水」的行業管理方式存在本質上的衝突。在目前的電力系統調度模式下,機組的完全可控,而不是承諾輸出與實際輸出的差別是一個剛性的要求。即使需求永遠不是一條直線,但似乎目前政府認為只有出力是一條直線才意味著沒有輔助服務。在某個時刻,需求負荷只有10,風電有8,火電有10,那麼如果風電優先承擔8,火電就只有承擔2 的可能性與空間。無法調到20%,或調到20% 損失的電量與增加的支出,只應該是火電的「煩惱」,而不是風電的問題。

我國各省份棄風率的水平與當地火電發電小時數的關係是一個很有意思的問題。按照理論上的揭示,風電越多的地方,火電機組的利用水平應該更低,具有更少的利用小時數(與歷史以及其他地區相比)以體現系統運行成本最小化(全社會福利最大化)的要求。但是,至少從2015 年我國各省份的火電利用小時數分布來看,這並不是事實,二者之間的關係是非常混雜的。

幾個棄風重災區(棄風率高於30%),甘肅的火電利用小時數為3800 小時,遼寧為4300 小時,新疆為4700 小時, 內蒙古接近5000 小時。在可再生能源負荷在最大負荷中的佔比超過50%,甚至100% 的背景下,傳統火電還能有如此高的利用率,在最小化成本調度的體系中,這是無法想像的。這意味著,還遠遠不到討論電源與電網是否協調(更確切地說,是否短期存在嚴重的網絡阻塞,長期需要擴容)的地步。系統仍然存在相當程度未耗竭的可再生能源發電增長空間,需要的僅僅是系統調度方式的改變。

在具體項目接入層面,電源與電網不協調是可能存在的。項目沒有足夠分散的接入系統,造成部分變電站與線路超容,造成配電網絡阻塞,是部分地區風電項目建設與布局的問題,特別是在4.95 萬千瓦項目廣泛存在的時期。過於集中也會對系統運行提出更高的要求,阻礙機組不同出力特性「平滑」效應的發揮(圖3 給出了不同接入方式的集合出力特性)。

審批權下放措施極大地釋放了中國可再生能源發展的潛力,屬於基於錯誤的理由,做了正確的事情,否則我們無法想像2015 年中國只有500萬千瓦—1000萬千瓦的風電裝機到底對整個產業意味著什麼。但是需要配套政策的跟上,比如提供更詳細的電網線路、變電站容量、傳輸線容量等公共信息,類似澳大利亞AREMI(Australian Renewable EnergyMappingInfrastructure) 項目(https://

nationalmap.gov.au/renewables/) 集成的信息。

目前,中國的大部分風電項目都是業主新建變電站接入高電壓等級的地區電網,或者提前與電網一同確認變電站與線路的容量問題。接入端的配網阻塞問題造成的部分時段棄風可能存在,但這絕不是全國普遍的情況。這個問題在很大程度上已經解決,也無法解釋如此高的棄風程度。

邏輯

協調與否需要明確的定義與參考系。「協調」這個詞缺乏明確的參考系,含義是不明確的。1000 萬千瓦的風電,與何種特點、容量的電力系統是協調的?從系統調度平衡備用容量的角度,1000萬千瓦肯定沒有必要,因為可能90% 的情況下,風電出力都是大幅低於這一水平的,在500 萬千瓦以下(取決於風資源特性以及風電機組的布局),並且風電存在一定程度的保證容量。因此,目前還缺乏明確的參考系,去事先判斷是否協調。

電源與電網不協調的話,需要後果(consequence),這是最為關鍵的,否則無法形成對未來避免這一問題的機制與政策。給定問題的存在,問題需要也必將產生一系列的後果,以暴露問題或者減少問題的損失,對未來的社會群體選擇提供清晰的信號。大幅下降的電價水平就是過裝機、網絡阻塞地區的後果之一,發出了「裝機過剩」的信號。而這種信號,在我國是缺乏的。

是否需要從網絡阻塞的角度解決問題需要價值標準。這個問題如果存在,若解決它的成本大於了相應的收益,那就不如不解決。造一個足夠大的電力系統「池子」,擴容電網傳輸能力,的確可以消納任意量級的風電,但是這已經脫離了現實的資金、時間,甚至土地等約束,是充分而非必要的安排。如果有成本更低的解決方案(比如本地火電深度調峰,大幅跌落的價格導致擴大的本地電力需求等,這是系統成本最小化調度的必然結果),那麼也不能排除經濟性的比較。作為「解決方案」,需要以最小成本的方式解決問題,這是基本的價值觀。

現有的基礎設施體系風電接納潛力是否已經耗竭,這是需要首先回答的問題。而這一問題,由於調度數據的不公開透明,是一項遠遠沒有達成一致的問題。

含義

「電源與電網不協調」的歸因說法著實是一個中國特色與中國特有的概念。它是極其模糊、不完整,並且缺乏確切含義的。

就短期而言(比如系統運行),似乎與「網絡阻塞」意義相關或者相同。網絡阻塞是有可能存在的,特別是在一些可再生能源布局集中、項目接入不夠分散的地區。但在現實的討論中,這往往又是一個長期的概念(更多地涉及電源電網容量充足性與新增建設問題,而不是運行問題)。

不協調要在系統與經濟意義上存在,在短期,需要明確的後果(比如阻塞地區供給嚴重過剩、電價大幅跌落)。而在長期,解決這一「不協調」的電網容量問題需要明確的成本效益,或者成本有效性為價值標準的分析比較,以導出最優的解決方案。籠統的「加強協調」說法,更像是「馬後炮」式地對存在問題的另外一種描述,無法提供具體行動方案。來源:《風能》作者:張樹偉

相關焦點

  • 國家電網招聘筆試題庫(電網調度運行人員試題庫)(三)
    其產生原因及特點是什麼?答:(1)大氣過電壓。由直擊雷引起,特點是持續時間短暫,衝擊性強,與雷擊活動強度有直接關係,與設備電壓等級無關。因此,220kV以下系統的絕緣水平往往由防止大氣過電壓決定。(2)工頻過電壓:由長線路的電容效應及電網運行方式的突然改變引起,特點是持續時間長,過電壓倍數不高,一般對設備絕緣危險性不大,但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用。
  • UPS電源的基本知識,這些你都知道嗎?
    打開APP UPS電源的基本知識,這些你都知道嗎?市電系統作為公共電網,上面連接了成千上萬各種各樣的負載,其中一些較大的感性、容性、開關電源等負載不僅從電網中獲得電能,還會反過來對電網本身造成影響,惡化電網或局部電網的供電品質,造成市電電壓波形畸變或頻率漂移。另外意外的自然和人為事故,如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路,都會危害電力的正常供應,從而影響負載的正常工作。
  • 改進的變電站備自投策略,可適應舟山海島電網特有的運行模式
    舟山,地處我國東部沿海,擁有1390個島嶼,舟山電網是浙江省唯一的海島電網,受自然條件及海上架空線跨越技術不成熟的制約,原來各主要島嶼的供電電源主要通過與本島電網相連的海底電纜實現,但是海底電纜輸電容量相對較小,運行工況惡劣、維護難度大,容易遭受外來力量主要是船錨的損害,供電可靠性較低。
  • 棄風制氫|一種「海上風電—氫能」綜合能源系統
    風電制氫有效解決了大規模的棄風問題,不僅對綜合能源系統中風電的消納能力具有重要意義,也將探索出不同於儲能、P2G、供冷供熱進行本地可再生能源消納的新途徑。風電制氫有望加速海上風電進一步降低成本,進入平價上網時代。
  • 對於UPS電源 你了解多少?
    市電系統作為公共電網,上面連接了成千上萬各種各樣的負載,其中一些較大的感性、容性、開關電源等負載不僅從電網中獲得電能,還會反過來對電網本身造成影響,惡化電網或局部電網的供電品質,造成市電電壓波形畸變或頻率漂移。另外意外的自然和人為事故,如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路,都會危害電力的正常供應,從而影響負載的正常工作。
  • 我國真的缺電嗎
    我國真的缺電嗎【文/觀察者網專欄作者 一鳴】12月起,全國多個省份出臺「限電」通知。湖南省發改委在本月7日發布的《關於啟動2020年全省迎峰度冬有序用電的緊急通知》稱,全省最大負荷已達3093萬千瓦,超過冬季歷史紀錄,日最大用電量6.06億千瓦時,同比增長14.1%,電力供應存在較大缺口,為保障全省電網平穩運行和電力可靠供應,湖南啟動有序用電。
  • 新都橋撐起甘孜電網北部脊梁
    新都橋500千伏變電站將會給總投資超32億元、2012年9月投運的「新甘石」工程提供更為穩定的電源。目前,支撐「新甘石」電網的是經過康定榆林220千伏變電站至兩河口水電站施工電源的臨時供電方案,新都橋500千伏變電站投運,將進一步改善和提高甘孜北部的供電保障和可靠性。
  • 開關電源中斜坡補償電路的分析與設計
    摘 要 本文分析了一種應用於電流模式開關電源的斜坡補償電路.該電路利用內部振蕩器輸出的鋸齒波順序開啟四條電流通路,不僅實現了內部同步補償,而且能隨佔空比變化自動調節補償量。
  • 野豬啃咬莊稼 老漢電網捕殺 法官:誘捕獵殺保護動物構成犯罪
    眼看玉米成熟在即,為了避免野豬繼續禍害莊稼,張老漢在網上買來「電貓」,卸掉自家電動車的電瓶,加上幾根竹籤、一段鐵絲,組裝成了一個簡易的「獵豬電網」,安裝在自家玉米地裡。為了避免誤傷他人,電網安裝完成後,張老漢每天傍晚到地裡把電網通上電,白天再去把電切斷。如此這般過了10多天,張老漢到地裡幹活時,突然發現一頭體長約1米、重100多斤的紅灰色野豬。
  • 蒙西電網區域規劃通過國家能源局評審
    日前,在國家能源局召開的全國電網2013 -2020年發展規劃(蒙西電網區域)專家諮詢會議上,國家能源局電網規劃專家組專家對蒙西電網發展的技術路線、電網主網架構成等給出了一致的諮詢意見。
  • 全國首個20千伏「花瓣式」智能電網合環運行
    10月28日廣東省政府公開印發的《中新廣州知識城總體發展規劃(2020—2035年)》提出,知識城將加快建設全國首個花瓣式智能電網。近日,記者獲悉,知識城採用的20千伏「花瓣式」接線方式已實現合環運行。 什麼是「花瓣式」接線方式?
  • 男子私設電網捕獵被電死 同行兩同伴均獲刑
    男子私設電網捕獵被電死 同行兩同伴均獲刑  2015年7月20日 星期一 旬邑縣人民法院  郭強閒在家裡沒事,便和同村的王斌在聊天時,提議共同出資購買電貓捕獵器用來打獵。  三人等候至次日清晨,沒發現任何獵物後,便拆除了部分架設在小路上的電網,留了一部分未關電源,就離開了現場。  次日下午,郭強和王斌再次進入電貓捕獵器設伏現場,二人合作增大電貓捕獵器設伏範圍時,郭強不慎觸電死亡。經鑑定,郭強系遭電擊致死。
  • 國家電網:國網湖南電力全面進入「戰時狀態」
    面對嚴峻的電力供應形勢,國網湖南電力全面進入「戰時狀態」,配合政府部門開展有序用電工作,合理安排電網調度,組織工業負荷和部分商業負荷採取錯峰生產、避峰讓電等措施;在確保省內機組滿發情況下,積極協調上級調度和外省電力,爭取祁韶直流和鄂湘聯絡線按600萬千瓦穩定送入湘;優化水電生態流量管理,安排小水電低谷蓄水、高峰發電,增強頂峰能力;全力保證全省民生用電需求。
  • 金華電網的「葫蘆娃」和他的團隊讓電網變得更聰明
    今年的電夠不夠用?會不會停電?停電了怎麼辦?每年的七八月份,與電有關的方方面面都將吸引全社會的目光。  2011年,一個叫江小金的名字以寧波為起點傳遍全國。工作40年,這位來自寧波電業局的全國電力系統先進典型總是站在電網建設的第一線。他曾是爬電線桿的線路工人,也當過寧波電力設計院院長,因病離世前,任寧波電業局副總工程師。
  • 新疆電網負荷創新高 實現疆電外送電量1千億千瓦時的新突破
    迎峰度冬期間,新疆電網在10天內先後創造3717萬千瓦和3737萬千瓦的歷史負荷記錄。面對用電需求增長,國網新疆電力精心組織、多措並舉,通過各方努力,南北疆電網協調互濟,確保了全疆安全可靠供電。1月7日新疆電網用電負荷達到3737萬千瓦,較去年迎峰度冬期間最高負荷3357萬千瓦增長11.3%。面對極端惡劣天氣和疫情考驗,國網新疆電力主動應對、超前謀劃,強化生產組織、電網運行、設備運維,保證了電網安全穩定運行和電力可靠供應,滿足了疆內各族群眾生產生活用電。目前,新疆電網用電負荷仍保持高位運行,電網運行安全平穩,電力供應可靠有序。
  • 從電網側到電源側 2020年儲能市場的大遷徙與大挑戰
    最近有多家企業紛紛與記者取得聯繫,表示對湖南的儲能發展看不透,摸不清。根據湖南能監辦網站日前發布的《湖南省電力輔助服務市場交易規則》(徵求意見稿),儲能參與深度調峰的報價限額由原來的0.5元/kWh下調...
  • 筆記本電腦接通電源不通電,6大原因分析,詳細圖解教程!
    使用計算機時,有時會碰到計算機主機不加電的情況,即按下主機的電源開關後,主機電源的風扇不轉,顯示器沒有任何顯示。計算機不加電的原因有很多,主要都是硬體的問題,下面介紹主機不加電故障的檢查與處理,以便大家在遇到這種情況時能夠處理好。