甘肃新能源发电的困境及展望

王晨华，高国飞，王新友

(1.中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065；2.甘肃大唐新能源有限公司，甘肃 兰州 730070；3.甘肃广播电视大学 理工学院，甘肃 兰州 730030)



甘肃新能源发电的困境及展望

王晨华1，高国飞2，王新友3

(1.中国电建集团 西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065；2.甘肃大唐新能源有限公司，甘肃 兰州 730070；3.甘肃广播电视大学 理工学院，甘肃 兰州 730030)

甘肃河西地区有着丰富、优质的风能和太阳能资源，地域广阔，地形开阔平坦，多为戈壁、荒漠等未利用土地，建设条件优越，建造成本低，具有发展风电、太阳能发电得天独厚的优势。近年经过快速发展，甘肃新能源发电的装机容量已居全国前列，而其利用小时数却居全国最后，弃风率、弃光率在全国最高，造成资源优势并未带来其应有的经济效益和环境效益。分析存在这些现象的原因，提出了破解甘肃新能源目前困境的破解途径，同时对甘肃新能源发展进行展望。

新能源；现状；困境；展望

1 引言

能源是人们生产和生活所必需的物质基础，能源利用和环境问题已经成为当今世界面临的两大主题，开发对环境无污染的新能源技术是能源发展的主要方向，风能和太阳能资源的利用是当今新能源技术发展的主流方向，风力发电是风能资源的主要利用形式，太阳能资源的利用主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电技术。减少煤炭、石油等化石燃料的使用量，用清洁的新能源逐渐替代传统的化石能源已是人们的共识，欧美等发达国家煤炭的使用率不超过20%，我国却接近70%[1]。为了减轻能源发展和利用过程中对环境的影响，风力发电、太阳能发电等新能源发电技术在我国得到了快速发展。

甘肃省风能资源理论储量为2.37亿kW，总储量居全国第五位，风电总规划装机容量6324.76万kW，风能资源丰富区主要集中在酒泉、白银、庆阳三地及省内部分山口地区，河西的瓜州素有“世界风库”之称，可利用和季节可利用区的面积为17.66万km2。甘肃的太阳能资源是中国太阳能最为丰富的三个区域之一，各地年太阳总辐射值大约为4800～6400MJ/m3。光资源丰富区主要集中在河西西部、甘南西南部。甘肃河西地区不但风能资源和太阳能资源丰富，而且区域大部分地区属于荒漠、戈壁等未利用土地，特别适合大规模风电、太阳能等新能源发电项目的发展。

2 电源建设成果

随着国家减排压力增加，社会对环境保护需求日益强烈，新能源发电项目是国家电源建设鼓励和重点发展的方向，地方各级政府把开发和节约使用自然资源，改进资源利用方式，调整资源结构配置，提高资源利用率，作为改善生态、保护环境的有效途径。甘肃由于具备优质的风能和太阳能资源，新能源电源项目得到了较快发展。

根据国家能源局的统计数据，截至2015年底，全国风电并网容量12934万kW，甘肃风电装机容量1252万kW，占全国装机容量的9.7%，次于内蒙古和新疆，居全国第三位[2]。

截至2015年底，我国光伏发电累计装机容量4318万kW，成为全球光伏发电装机容量最大的国家。其中甘肃装机达610万kW，占全国的14.1%，位居全国第一[3]。

3 电源运行现状

根据国家能源局的统计数据[2]，甘肃风电2015年全年利用小时数只有1184h，全国最低，是全国平均值1728h的68.5%。2015年全国风电限电较为严重的地区当中，甘肃弃风率39%，新疆弃风率32%，吉林弃风率32%，内蒙古弃风率18%，甘肃风电弃风率全国最高。停用的风电设备所造成的直接经济损失超过160亿元[1]。

2015年全国光伏发电全年平均利用小时数为1133h，甘肃全年平均利用小时数为1061h，低于全国平均水平，弃光率高达31%[3]，居全国第一位。

风能、太阳能是清洁可再生的能源，开发符合国家环保、节能政策，风电场、光伏电站的建设有效减少了常规能源尤其是煤炭资源的消耗，保护和改善了生态环境，为营造秀美山川作出了积极贡献。甘肃虽然有着丰富的风能和太阳能资源，风电和光伏发电装机在全国占有较大比重，但甘肃新能源发电项目的快速发展与区域消纳能力有限之间却存在较为突出的矛盾，加上所发电能向外输送受限，造成目前弃风、弃光现象十分严重，清洁优质的资源优势并没有给当地带来明显的经济效益、社会效益和环境效益。

4 电源地域分布

目前甘肃风电开发方式主要有大基地集中开发和分散式连续开发，大基地开发主要集中在酒泉地区，其它地区主要以分片连续开发为主。河西地区戈壁荒滩风能、太阳能资源十分丰富，且交通便利，建设成本低，特别适合于风电、光伏整装集中式开发，仅酒泉就占到全省风电规划容量的56%，因此甘肃形成了以建设酒泉风电基地为中心的新能源发展特点。

酒泉风电从1995年开始起步发展，到2006年年初甘肃省提出“建设河西风电走廊，打造西部陆上三峡”的发展目标。2008年4月，我国第一个大型风电示范基地——规划装机容量1271万kW的酒泉千万千瓦级风电基地，通过了国家发改委的批准。同时获得批准的基地一期380万kW工程，已于2010年底全部建成发电；基地二期工程规划总规模800万kW，分两批建设，基地二期工程首批300万kW项目于2012年10月获国家发展改革委核准，目前已全部并网，基地二期工程第二批500万kW项目2015年6月通过国家能源局批复。 截至2015年底，酒泉风电基地累计获得1180万kW国家批复的建设计划。

截至2015年底，甘肃全省风电、光伏装机分别为1252万kW、610万kW，仅酒泉地区风电、光伏装机分别为925万kW和185万kW，两者合计装机为1110万kW，占全省装机的59.6%。

5 区域电网现状

电能以电磁波的形式传播，迄今仍未能经济、高效地解决电能的储存问题，发电和用电几乎是同时进行的，电能的生产、传输及消费三者之间始终处于动态平衡之中，用电量决定着电能的生产量，生产量又随着用电量的变化而变化。电能用户按其传输距离通常可分为电源所在区域内的用户和区域外用户，区域内电源的发电量一部分是区域内部用户消纳，这种就地消纳是最佳的发电、输电和用电方式，也是电网企业最愿意接受的调度方式；另一部分是将区域富余发电量通过电网输送到区域外电能紧缺地区的用户消纳，使发电量在供需两侧保持实时平衡。向区域外输送电量的多少，一方面受其用户用电量的限制，另一方面也受到用户和电源之间电网输送能力的制约，若区域外用户有用电需求而电网没有更多的输送能力，电源所发电能也无法满足用户的用电需求；同时，区域外用户有用电需求，电网也有输送能力，但电源或发电量不足也无法满足用户的用电需求。因此，发电、输电、配电、用电是瞬时完成，电力系统运行时必须保证实时处于动态平衡状态，发电量应时刻和用电量保持一致[4]。

甘肃电网处于西北电网的中心位置，是西北电网的主要组成部分，目前最高电压等级为750kV，主网电压等级为750kV、330kV。750kV线路在酒泉地区有两条送出通道，一条是酒泉至金昌的线路，目前向外输送容量调度控制在400万kW，玉门、嘉峪关地区风电、光伏主要通过这条线路外送；另一条是敦煌至青海的线路，目前向外输送容量电网控制在100万kW，瓜州、敦煌地区风电及光伏主要通过这条线路外送。两个通道实际调度运行中最大输送容量500万kW。

仅仅考虑新能源电源，未考虑区域小水电、火电等电源情况下，根据两条750kV通道输电能力和甘肃电网消纳能力，目前750kV双回线仍无法解决酒泉地区风电、光伏的送出通道受限问题。随着风电、光伏的快速发展，甘肃省内的电网输配能力不足的问题日益显现，特别是酒泉处在甘肃电网末端，远离负荷中心，输电问题更加突出，目前风电、光伏装机已超过电网接受能力，弃风、弃光限电现象严重，形势不容乐观，极大地制约了风电、光伏的快速发展。

6 区域消纳能力

甘肃用电大户主要是石化等高耗能企业，从2015年下半年开始，随着经济下滑及节能减排压力的加大，这些高耗能企业的产能随之降低，用电量也随之减少。截至2015年6月底甘肃全省发电装机容量4370万kW，根据甘肃调峰容量平衡及电量消纳分析，2016年甘肃用电负荷不足2000万kW，富余电能适时依据电网调度中心负荷要求向甘肃省外输出。甘肃周边的陕西、宁夏主要以火电为主，青海以水电为主，理论上通过调峰、系统缺电量时也可消纳一部分甘肃风电、光伏电量，但实际消纳意愿不强。若甘肃省外没有对甘肃电能的需求，风电、光伏电场只能降负荷运行或停机。

酒泉地区新能源电源集中，占甘肃省新能源电源近60%，区域内电力用户较少，最大的用电企业酒钢也有自己的自备电厂，区域消纳能力有限，区域新能源电源所发电能主要依赖向外输出。

目前送出受限的风电主要是酒泉风电基地一期工程项目，二期工程大部分项目正在建设中,为了不让“一期工程现象”在二期工程再度重演,国家发改委已经批复通过在建的酒泉至湖南±800kV特高压直流输电工程，将基地二期工程新能源电源的发电量送到湖南,再向周边湖北、江西等省份输电。但随着煤炭价格的不断下滑，华中地区最近几年核准了大量火电项目，2015年，湖北核准煤电项目装机总量达到798万千瓦，湖北、江西两省核准的煤电项目就超过了整个酒泉地区的风电装机总量[1]。湖南在水电大发的时候, 首先要保证水电不能弃水，不能为了外省的清洁能源把自己的清洁能源牺牲掉；湖北前几年是缺电的省份，用电量很大，如今不仅有酒泉专门的输电线路向湖南送电，还有从内蒙古运来的煤炭，相比之下选择火电不仅可解决缺电问题，而且可在当地建厂拉动地方经济和就业。发展新能源, 逐渐用新能源替代煤炭是国家的发展理念，但落实到地方却变成了加快火电厂的建设。之所以出现如此资源配置现状，其实就是各行政区域只顾各自自身利益,这是一个利益协调的问题[1]。

7 展望

酒泉地区风电、光伏在甘肃电网消纳能力有限，区域电能对向甘肃电网外的电网输送电能的依赖性较强。但是向外送电一方面受局域电网输送能力的限制，另一方面也受到局域电网外用电负荷减少的制约，使甘肃新能源电源的现状不容乐观。

由于风电天生具有不稳定性和随机性，大规模风电需要有相应规模的火电来平衡电网运行，或通过抽水蓄能电站调节风电出力。酒泉当地缺少煤炭资源，抽水蓄能电站的规划建设也严重滞后，酒泉风电基地大规模外送电能缺少有力支撑。因此造成甘肃省现有风电、光伏利用小时数偏低，省内无法消纳，需借助外送通道消纳，但是根据《甘肃省风能资源开发规划研究报告》，“十三五”期间新增风电装机1830万kW，至2020年末全省风电累计装机容量达到3137万kW。尽管甘肃风电、光伏发展与消纳之间的矛盾日益突出，弃风、弃光限电现象严重，新能源发展形势严峻，但随着国家减排压力增加，社会对环境保护需求日益强烈，新能源产业建设依然是国家 “十三五”期间的重点布局，为了能让甘肃风电、光伏的可持续发展，应加强甘肃电网主网架，提高省内电网输送能力，全力推进外送通道建设，加快推进河西地区抽水蓄能电站的研究及建设进度，提高电网调节能力，因地制宜开展供暖、提水灌溉等风电、光伏的综合利用。

目前在建的酒泉至湖南±800kV特高压直流输电工程，计划于2017年建成投运，设计配套输送风电700万kW、光电280万kW，其中包括2015年6月国家能源局批复的酒泉风电基地二期第二批新建500万kW项目，以及新建光伏发电项目130万kW。若期间再没有大量新能源电源项目并网，加上已建1110万kW新能源项目，酒泉地区新能源电源项目将达到1740万kW；已经投运的两条750kV线路输送500万kW，±800kV特高压直流输送980万kW，输送能力将达到1480万kW。因为风电场、光伏电站存在地理空间的差异性，所有的风电场、光伏电站并不是同时按额定功率运行，风电场、光伏电站覆盖范围越大，同时达到额定功率运行的概率越低，酒泉地区新能源电源配套的送出工程按照额定功率60%的输送能力建设就可以基本保证全部上网[4]。届时，区域消纳能力得到进一步提高，北电南送变成现实，甘肃新能源将会迎来新的发展机遇。

[1]新华网.甘肃千亿风电基地停摆[EB/OL]. (2016-04-06)[2016-06-06].http://news.xinhuanet.com/fortune/2016-04/06/c_128868410.htm.

[2]国家能源局.2015年风电产业发展情况[EB/OL]. (2016-02-02)[2016-06-06].http://www.nea.gov.cn/2016-02/02/c_135066586.htm.

[3]国家能源局.2015年光伏发电相关统计数据[EB/OL]. (2016-02-05)[2016-06-06].http://www.nea.gov.cn/2016-02/05/c_135076636.htm.

[4] 秦海岩.甘肃弃风限电的前世今生[EB/OL]. (2016-04-12)[2016-06-06].http://news.bjx.com.cn/html/20160412/724252.shtml.

[责任编辑 龚 勋]

2016-06-17

甘肃广播电视大学重点科研项目“酒泉地区风电功率预测”(2014-ZD-01)。

王晨华(1973-)，男，甘肃静宁人，工程师，理学硕士，主要从事新能源电力开发、建设、生产管理和研究。

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1008-4630(2016)05-0086-04