三北地区弃风限电现状及出路探索

摘 要：文章针对三北地区的风电现状进行了分析，并结合三北电网的实际情况分析了当前三北电网弃风消纳存在的问题，指出风电发展和电网建设不匹配、风电发展与电网建设速度不同步、系统面临的调峰压力大和风电并网的相关政策法规不完善是三北电网弃风消纳存在的主要问题，最后在分析的基础上提出了相应的对策建议。

关键词：弃风电力；弃风消纳；三北电网；系统调峰；电网建设

作为一种清洁能源，风能的储量很大。风力发电时，不会对现有能源造成任何消耗。另外，它在大气和土壤中不排放任何污染物质，所以我国大力支持风力发电，然而风能的随机性和间歇性，让风力发电出现了反调峰，当风电整体并网后，风电反调峰性产生对调峰能力的巨大需求。所以，当风电全面并网时，风电无法与大部分电网的要求的调峰匹配，造成风电消纳性能下降，因此各地产生了弃风限电状况。

1 三北地区弃风限电现状

三北地区的风能比我国大部分地区都要丰富，专家测算三北地区电网风电装机至2016年会达到2600万千瓦，三北地区风电装机占全国20%。但是，三北电网风电消纳性能到2016年仍然不到1800万千瓦，因此依靠自身电网，三北电网无法消化所有将要开发的风电。这让消纳风电在三北地区变得极为困难，归其原因，一是由于集中的三北风资源规模占全国很大比例，另外由于风资源离中心载荷较远，风能的需求量没有形成市场，这让风电消纳在三北地区变得十分棘手；二是由于随机性和间隙性是风力发电的两大特点，因此并网风电消纳，要配合配套电网调峰建设，以便系统性电网调峰大部分一致。然而，由于人们往往使用火电供应，三北地区的调峰能力中火电能力比较差，所以弃风消纳问题在三北地区常常阻碍三北地区风电方面的发展。

2 三北地区弃风限电存在的问题

三北地区拥有大量煤炭能源，造成了煤电在三北地区是主要电力。煤炭总装机发电量中，2014年供热机组装机量中调峰不足的在三北地区将达到20%。此外，三北地区水电装机中调节性水电机组所占比重很小，因此三北地区的电力结构，直接导致了三北地区系统统调峰性能不足。但是，由于风电发展逐渐规模化，带给调峰体系很大压力，另外，其反风电调峰特性造成电网调峰的难度增加。

2.1 不配套的电网建设和风电发展

电网建设与三北地区风电发展不匹配直接造成了弃风的消纳问题突出，由于三北电力发展规划和建设的没有规划，造成风电项目建设并没有形成完整统一发展规划，风电发展的配套输变电工程没有及时纳入统一发展规划，使得风电送出工程施工顺序很难妥善安排，系统的工程建设更是难以保证。风电发展只重视建设，消纳方向不明确，造成风电难以接入整体电网在建设初期问题严峻，即便接入之后，又因为配套工程建设不到位，使得风电发展后，三北地区目前的风电装机比重超过已超过20%，但是受本地市场消纳能力、区域性调峰能力受限、远距离电力输出建设较差等制约，产生大量弃风，其消纳问题比较棘手。

2.2 受到限制的风电当地消纳范围

如今，风电消纳在三北地区主要分布在省内，然而电网的火电装机在三北地区过多，另外风电装机容量大范围地过快增长、输电网架结构跨区建造滞后等问题，且负荷量大，没有电力消耗能力，加上输送往三北地区周围的电力跨区输电能力不足的问题严峻，以及风电装机容量大规模快速增长滞后跨区输电网架结构建设等原因，造成没有足够的电力将跨区风电往外省输送输送通道。

2.3 风电发展与电网建设速度不同步

如今，由于初审工作流程在三北地区风电项目中较短，另外，建设时间也比较短，造成风电大范围短时间内共同增加，然而它相应的与电网相匹配的项目前期流程中审批时间比较长、流程复杂，建设周期长的问题也长期存在，令风电发展不能和电网建设的速度同步，加上违规分拆风电项目申请的问题在部分公司长期存在，风电建设项目集中建设，使得局部风电接入集中，一些风电项目也不同程度地存在提前启动的现象。这些因素相互交叉，造成大量的风力发电项目建设完成后无法完全并入国家电网，这让使三北地方弃风电量增加。

3 三北地区弃风限电的应对措施

三北地区的“弃风”限电现象十分普遍，文章针对三北地区“弃风”限电现象提出相应对策。为提高低效火电厂（机组）的积极性，节能发电调度电价不应低于发电企业的发电边际收益。煤耗、煤价的变化对火电厂收益的影响都要远大于节能调度电价、电量的变化。因此在节能发电调度过程中，火电厂仍应通过提高负荷率等手段以降低煤耗水平。低效机组因节能发电调度而损失了环保电价对其环保设施固定成本的补偿、增加了启停损失等变动成本。这些损失在当前的节能发电调度方案中并没有明确补偿。建议政府有关机构进一步完善节能发电调度电价定价机制及经济补偿办法。通过调停临界时间计算、低负荷全厂负荷优化分配等措施的实施，可提高机组的运行经济性，对同类型机组也具有积极的指导意义。

3.1 加强跨区输送电设备建设

与临近的东部地区的其他省份的风能资源相比，三北地区的风电更加集中、开发简单，三北地区因而将弃风外送，这是解决三北地区弃风消纳问题的重要手段。三北地区可以将风电大范围地输送至区域电网内甚至其他区域电网，然后再进行消纳。建议强化电力跨区联动系统，加大建设跨区输送电设备，集中建设距离远、容量大和损耗低的特高压工程，促进“风火联合”的外送模式，使风电跨区往外省输送。

3.2 加强电网发展统筹规划

三北地区应统筹电网发展规划，使得风电发展与电网建设速度一致，另外，需要在三北地区更好地进行电力发展建设和规划，使风电项目建设在三北地区的规划更加完整统一，三北地区需要及时统一发展规划风电发展的配套输变电工程，建设风电调度规划，促进监管，不断完善收购制度中的风电保障性，落实和细化各地风电监管措施和调度规范。

3.3 调整三北地区电力结构

风电并网系统建设使得运营成本加大，促进配套政策地完善，继续挖掘火电装机调峰能力中可进行系统调峰的部分，以此促进三北全面电网调峰的常规火电调峰能力，减少弃风限电的次数。火电厂可根据调度提供的发电计划、节能发电调度发电量计划，根据上述模型的计算结果，来选择是否进行机组调停和调停机组数量，并与调度进行沟通。只要机组的调峰运行时间大于临界时间，就应将机组停运，并将其负荷转移到其他机组上，以提高负荷率。为了减少机组启停损失，一方面应尽可能缩短机组启停时间，另外也应尽可能减少启停过程中的油耗、电耗。常规负荷优化分配是指根据总负荷指令，合理分配各台机组的负荷，保证各台机组运行在允许的负荷范围内，并使得各机组的总耗煤量最小。如果纯考虑基于煤耗量最小进行负荷分配，有些机组分配的负荷会低于脱硝系统的最低投运负荷，从而导致脱硝加价收益的损失。如果为了保证机组能投入脱硝，则其煤耗量又不是最优。因此需要比较脱硝加价收益和最佳煤耗量与脱硝煤耗量差值损失。

4 结束语

如今，因为系统调峰能力的缺失，在供热期，系统负荷低谷阶段在三北地区不断出现限制风力发电输出情况。长久来看，三北地区风资源越高，用电负荷越低。另外，由于冬季供暖需要，电力结构在三北地区不断调整，造成电网系统调峰在三北地区压力逐渐加大。针对三北地区风电资源开发利用中存在的风电开发利用水平低、弃风现象严重、风电投资项目收益水平低等突出问题，通过研究发现， 风电开发规划和电网规划不协调、本地消纳能力有限、调峰能力和外送能力不足是导致上述问题的主要原因。对此，提出了以建立完善的政府统筹规划机制为核心，以调动各发电用电企业积极性为载体，以就地消纳为目标，辅以风电外送的政策建议，为政府和风电资源开发利用企业提供了决策参考。

参考文献

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作者简介：张海明（1977-），男，河北张家口人，大唐内蒙古鄂尔多斯硅铝科技有限公司，工程师，本科学历，研究方向：发电厂设备运行。