中国风电瓶颈:不能承受的电网与昂贵技术

2009-08-19 09:33:03来源: 科学新闻 关键字:新能源  风电  电网

新能源产业振兴规划》的出台一拖再拖,除此之外,其“大名”也在更替,据悉日前已更名为《新兴能源产业发展规划》。这似乎预示着能源结构调整与规划并没有预期的那么顺利。然而,即便如此,也不能阻挡风力发电的发展。

2009年8月8日,甘肃酒泉。

千万千瓦级风力发电站一期工程开工仪式隆重举行,国家能源局局长张国宝在仪式上表示,酒泉风电基地是中国规划建设的第一座千万千瓦级风电示范基地,已核准建设规模500万千瓦。同时,该风力发电站也是世界上首座千万千瓦级风电基地。

该风电基地预计将于2010年底投入运营。至此,中国已确定了河北、内蒙古、甘肃、江苏、吉林等地的千万千瓦风电基地,内蒙古东部、西部地区合计规划总装机容量突破5000万千瓦,河北、甘肃等地的规划总装机容量也都已达到1000万千瓦。

据中投顾问最新发布的《2009-2012年中国风力发电行业投资分析及前景预测报告》显示,2009年上半年中国风力发电达到126亿千瓦时。此外,截至2009年6月底,中国全国风电并网装机1181万千瓦,同比增长101%。风力发电装机容量连续三年实现“翻倍增长”,总装机容量目前已居世界第四位。

对于风力发电在中国如此迅速的发展,中国气象局风能太阳能资源评估中心的高级工程师张秀芝认为,主要原因在于国家政府鼓励可再生能源的发展,而风能相对于核能和太阳能来说技术较为成熟、成本更低、更安全。

中国可再生能源学会风能专业委员会副理事长施鹏飞向《科学新闻》表示:“中国80%以上的电量来自燃煤火电,迫切需要清洁电源作为气候变化的对策。可再生能源法规定了上网电价与火电标杆电价差价的分摊,电网接入系统和收购上网电量等原则,可再生能源中长期规划又明确了发电投资者的强制性市场份额的数量目标,投资商和银行的资金不短缺,有风电项目的地方政府也能受益。同时,风电设备制造能力强也是推动风能发展的因素之一。”

据了解,在今年即将出台的《新能源产业振兴规划》中,风力发电是一项重点。据施鹏飞介绍,在之前的《可再生能源中长期发展规划》中,对风电发展的指标是到2020年全国风电总装机容量达到3000万千瓦,但在调整后的《新能源产业振兴规划》中风电的指标可能达到1亿至1.5亿千瓦。

同时专家们表示,中国在发展风电的客观条件上占有优势。

中国气象局风能太阳能资源评估中心高级工程师江滢告诉《科学新闻》,“中国地域广阔、风能资源丰富,可利用土地面积充足。但是中国的地理环境和气候状况与其他国家有所不同,在占据优势的同时也存在一些不利因素。如:中国沿海地区多台风,台风的直接袭击会造成风电机的损坏。”

而就在风力发电蒸蒸日上,驶入快车道的同时,除了恼人的台风,一系列的问题也随之出现,它们给风电的开发浇筑了一堵堵的“挡风墙”。

不能承受的电网

在专家们看来,中国风力发电所面临的第一座“挡风墙”可能便是不堪重负的电网。

“在当前的电网状况下,一旦千万千瓦的风电场齐发电,当地电网将立即瘫痪。”张秀芝告诉《科学新闻》,中国风能资源丰富的地区主要分布在“三北”(西北、东北、华北)地区和东南沿海。而“三北”地域广漠,适合于发展大型风电场,目前在“三北”规划了6个千万千瓦风电基地,但这些地方又是电网最弱的地区,因此中国风力发电将面临着电网不堪重负的问题。“在欧洲几个国家的电网是联网的,他们有较完善的风电量预测,风力发电很容易被消纳,并且他们没有这样大的风电场,所以在这个问题上没有经验可借鉴。合理规划、精心设计、电网跟进、风电量预测将是大型风电场开发的关注点和研发链,值得我们投入。而东部沿海是我国经济发达地区,电力负荷集中,能源资源相对贫乏,需要外电送入,因此开发近海风电列入了国家风电开发的日程。”

“风电的负面影响主要是风电上网对电网带来的冲击。原则上,风电占总电网不能大于5%,如果超过5%,就会干扰电网质量。风电不像火电、水电比较稳定,时有时无,并不是很稳定,但是又不能不上网,所以电力管理部门并不是很喜欢风力发电。但是作为国家要求的一部分,国家要求必须上网,所以只能接受。”北京恒晨凯翔风电技术有限公司董事长袁兵告诉《科学新闻》。

国家能源局的一位工作人员也告诉《科学新闻》,在国外是不存在这种问题的。因为国外的那些电厂发电可以实现当地消纳,只有中国才有如此大的风力发电场。

瑞能北方风电设备有限公司采购部经理郭振明告诉《科学新闻》:“并网技术是风电的瓶颈所在,原因很多,但风电的发展依赖风,由于风的不稳定性,必会对电网造成冲击。对此必须大力发展电网并电技术,开展最广泛的合作,集中各个企业的优势,争取取得突破性发展。”

施鹏飞对此表示认同:“通过出台对电网企业激励机制的法律和政策可以解决。非水电可再生能源中长期规划的电量目标要作为电网企业的强制性市场份额,在经济上要使电网企业看到风电越多、效益越好,才有激励作用。”

《科学新闻》从风能协会了解到,目前许多电厂进行装机但是却无法进行并网。据统计,有些风电场平均三个月以上才能上网。甘肃省为了适应酒泉的千万瓦级风电场,西北电网正在计划架设750千伏的高压输电线。

据了解,由于酒泉风电基地位于甘肃电网末端,远离负荷中心,无法就地消纳。为解决这一困境,国家电网开展了西北电网消纳风电能力、酒泉风电基地输电规划和接入系统设计,以及酒泉风电大规模并网等专项研究工作。目前,正在开展永登—金昌—酒泉—安西送出工程的前期工作,并同步开展了750千伏新疆与西北主网联网的前期工作。

风能相对与其他能源来讲,最大的劣势是具有不稳定性,这也是对电网的考验。对此,风能协会负责人认为,除了在区域之间、国家电网公司之间进行综合灵活调度外,风能开发商应该与气象部门合作对风能发电量进行预测,这样便于电网进行统筹调配。

昂贵的技术

2009年7月底,中国国家发展和改革委员会出台了《关于完善风力发电上网电价政策的通知》,将全国分为四类风能资源区,相应制定风电标杆上网电价。对于这一规定的出台,风能协会表示赞许。

“电价的确定将会促进风能开发商的投资,继而带动风能制造业。在我看来,每度0.60元左右的电价趋向合理,有些地区还会进行相应的补贴,同时CDM(清洁发展机制)基金还会有0.1元左右的补贴。如果上网电价低,将会造成回收率低。而目前回收率低的另一个原因是,中国风电场的平均等负荷运行小时数不到2000。”中国风能协会一位不愿透露姓名的理事长表示。

新能源的成本相对于传统能源较高,一直是新能源在推广过程中面临的难题。而一个电价的高度意味着成本的高度,成本的高度取决于技术的成熟度。

《科学新闻》从风能协会了解到,2004年中国仅有风能企业6家,到2008年迅速增长至70多家。在此之前企业多是购买国外风机,目前这70多家风电企业中,虽有金风科技、华锐和大连重工等20余家有成熟产品下线。但在一些企业实现自主生产的同时,仍有一些需要引进外来技术的企业。

国家能源局不愿具名的某官员表示,在风机的技术上中国目前大都可以实现自主生产,只有一些企业由于引进国外技术需要缴纳技术转让金。而中国的风电技术并不是十分落后于国外,目前技术发展迅速,有望缩小差距甚至是赶超它们。

上述风能协会理事长表示,虽然现在中国风电企业进行了对国外技术的消化和转化,但是在核心技术上还缺乏足够的自主创新能力。

同样,对于企业来说,发展风电的最大障碍目前并不完全是电网。瑞能北方风电设备有限公司物流专员裴文元告诉《科学新闻》:“我认为最大的阻碍主要是设备的可靠性,虽然近几年中国风电设备大量上马,但设备还没有经过长时间的并网运行。尤其是1.5~2MW的大功率风力发电机。”

对于设备性能的可靠性,专家们也表示了同样的顾虑。“从科研样机到生产样机需要足够的时间进行检测,在国外,一般都要进行半年到一年的检验。由于中国风电发展局部过热,风电机组批量化生产前缺少这一环节的检验。在我看来这是没有完全按照科学的程序来做事情。”上述风能协会理事长告诉《科学新闻》。

环境之忧

“嗡嗡嗡,这是风机叶片旋转的时候低频的声音。”一位曾到过风电场参观的专家向《科学新闻》记者模仿道。“如果是凭着好奇前去观光还好,但是如果居住在附近简直是太恐怖了。”

风车带来的噪音被认为是发展风能带来的环境影响之一。张秀芝说,海上风电场远离居民区,噪声不是问题。还没有相关的研究证明噪声会影响鱼类,但在施工期间对鱼类是有影响的,工程完成后,风电场可能成为鱼类活动的渔礁,有利于鱼类繁殖和生存。

苏格兰西部大学环境中心的王珊介绍说,在2009年1月,一个英国政府环境研究结果表明:在调查范围为5000至7000个海风力发电涡轮的安装都没有对海洋环境造成什么负面影响。在采访中,专家们都表示说,虽然会有噪声污染,但是由于风电场的选址要求是远离居民区,所以并不会对周围居民造成影响。

王珊告诉《科学新闻》,除了噪声外,现在大家对风电发展带来的环境顾虑主要是对鸟类和视觉的影响。

据了解,美国有报告称,每年会有鸟类因撞上风机叶片而身亡。对此,上述风能协会理事长表示,鸟类撞风叶死亡几率与其他意外死亡几率相比很小。但是换言之,即使没有风机,鸟类也会因撞上建筑物而死亡。所以在进行风电场选址的时候要避开候鸟迁徙的路线,减少鸟类与叶片相撞的危险;同时对于一些珍惜鸟类保护区也是禁止修建风电场的。能源局一位不愿具名的官员也表示在风电场选址的时候会避开自然保护区、候鸟迁徙地。

而对于风电场造成的地貌或是视觉上的影响,众人的看法存在争论。有人认为是一种景观,有人则认为是一种视觉障碍。

施鹏飞认为,风电对周边环境的负面影响主要是景观影响。而在江滢的记忆中,自己曾经到内蒙古考察的风电场是一片优美的风景区,“一些原本荒山野岭的地区因为开发风能现在成为旅游地,为当地创造了收入。”她说。

在辉腾格勒草原一望无际的大草原上,内蒙古辉腾格勒风电场成千上万台风车已经取代了天苍苍野茫茫、风吹草低见牛羊的景象。在酒泉风电场发电之前,这里是亚洲最大的风力发电站。

在旅行社的行程中,参观亚洲最大的风力场往往是其中的一个组成部分。

不过,《科学新闻》记者在辉腾格勒草原随机采访时发现,游牧民说会对草的生长造成影响。大型的风机下面,的确可以看到草的生长比远离风车的地方稀疏。牧民们也反映,有时候羊会从隔开风车田(wind farm)的网围栏中钻进去吃草,被电打死。

对此,一些专家都纷纷表示,风机本身并不会对草地造成影响,对草地的影响主要是在施工期间。“在施工期间对环境、道路确实会有损坏。但是我们正在努力减少,或在法律上给予约束。”上述风能协会理事长表示。

虽然在沙漠、戈壁建风电场会增加成本、缩短风机寿命,但是在专家们看来,风车的坚立、风电场的建设在一定程度上有益于沙漠化治理,也有利于当地的经济的发展,一举两得。

张秀芝则认为,风是造成沙漠化的重要推手,建立风电场后风机吸收了大量风的能量,对当地沙漠化的影响有待进一步研究。

变小的风

在电网、电价、技术轮番对快速发展的风力发电进行阻挡的同时,风本身也放慢了自己的脚步。

中国气象局风能太阳能资源评估中心的一项名为“近50年中国风速变化及其可能原因”的研究发现,近50年来,除河套至云南、广西等风能资源相对匮乏的地区外,中国大部分地区风速平均每10年减小0.12米/秒,最大风速每10年降低1.46米/秒,大风日数每10年减少3天[1]。

该文还指出“中国区域城市化发展、测站迁址及测风仪器的变更都对中国年平均风速的长期变化产生了一定影响,但都不是近50年来中国年平均风速呈显著减小趋势的主因;大气环流的变化才是造成中国年平均风速呈显著减小趋势的最可能原因。”

文章作者之一的江滢说:“对于风速变化的相关研究存在较大不确定性,还有待于进一步研究”。

上述中国风能协会的理事长对此研究有些不同的看法。他认为该研究采用的是气象台站10m高度的统计数据,由于50年间周围建筑环境发生的变化将会导致风速的变化,所以该结论还有待考证。他建议,采用测风塔或是周围地貌变化较小的气象台的数据进行研究是比较合适的。另外,也可以采用数值模拟方法计算气象台站周围建筑对风速的影响。

袁兵表示,企业在对风电场进行选址的时候风速是第一评估要素,“首先要先测风,只有拿到一年的测风记录,才能决定是否可建,如果年平均风速小于6米/秒,估计就做不成了,因为经济效益是必须考虑的问题。如果年风速有效时间小于2000小时,也是不利于风电场建设的。在小于2000小时的情况下,如果平均风速高,电价较高,再加上CDM的补贴,在这个前提下,可以继续建设”。

关键字:新能源  风电  电网

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2009/0819/article_1974.html
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