中国千万千瓦级风电基地规划与发展

文 | 董德兰

中国风电的迅速崛起发展，离不开中国风电大基地规划建设成果的支撑。早在2009年中国风电装机超过美国成为世界第一，在哥本哈根会议上中国也宣布2020年和2030年非化石能源占一次能源消费比重的目标分别为15%和20%。中国计划2020年对风电取消补贴，风电已成为我国重要的替代电源，到2020年风电的发电量约占全国总发电量的6%。

中国风电“十三五”规划提出“到2020年风电装机确保达到2.1亿千瓦以上”的要求。陆上新增风电装机分布，大约“三北”大基地风电装机和中东南部风电装机各占50%。完成上述目标仍然离不开大型风电基地的规划和建设。

中国大型风电基地的起源是在2005年乌鲁木齐全国第二次风电大会后，国家发展改革委原副主任张国宝一行来到甘肃河西走廊，当时安西民间流传“安西一年只刮一场风，从大年初一到大年三十”。对于安西一望无垠的戈壁滩，张国宝用“震撼”两个字形容，并提出了建设“空中三峡”的设想，即建设千万千瓦级风电基地。甘肃省政府随后提出议案，经过几年的酝酿准备，中国第一个《甘肃酒泉千万千瓦级风电基地规划报告》于2008年春天在北京通过了审查，拉开了中国大规模开发风电的序幕。

千万千瓦级风电基地的规划

图1 甘肃酒泉千万千瓦级风电基地示意图

甘肃酒泉风电基地：甘肃河西走廊，由于独特的地理位置，风在两山夹一谷的峡谷效应下增速，风能资源非常丰富，具备建设大型风电基地的条件。尤其是酒泉地区的安西（后更名瓜州）至玉门之间开发条件最好。因此，酒泉千万千瓦级风电基地一期380万千瓦风电率先开发，之后二期300万千瓦风电和三期500万千瓦风电在总结了新疆哈密-郑州特高压跨区送电促进可再生能源消纳经验后，逐步实现有计划开发。二期和三期大部分风电需通过酒泉-湖南正负800直流特高压跨区送出。目前二期300万千瓦风电项目已建成，三期500万千瓦风电项目通过可行性研究审查，待酒-湖特高压完全具备送出条件即可投入。

新疆哈密风电基地：新疆哈密地区天山南北地域广阔，风能资源优良，特别是天山北部三塘湖地区，风能资源最优，是建设大型风电基地的最佳场址。在甘肃酒泉基地一期380万千瓦风电开发建设成功经验基础上，2010年哈密风电基地有序开发了风电一期工程200万千瓦，二期工程800万千瓦风电项目在研究了新疆哈密-郑州正负800直流特高压跨区送出的基础上获得批准，此项目的建设为促进可再生能源消纳积累了经验。

内蒙古蒙东、蒙西风电基地：内蒙古蒙东、蒙西地区，地域辽阔，风能资源丰富，但开发大型风电基地限制性因素也很多。该地区不但是我国航天飞船的落点，也是多种矿藏资源丰富的地区，加上电力消纳问题突出，风电场开发相对较慢，是建设大型风电基地的潜在优良场址。在总结甘肃酒泉和新疆哈密两大风电基地经验教训的基础上，吸收统一规划设计、大规模跨区外送消纳新能源的经验，随着近期中国多条特高压线路的批准建设，加上先进技术、智能化风电机组和互联网技术的运用，可使风能利用、风电场的协调管理效率大大提高。在内蒙古建设大型风电基地的条件已经具备，在国家发展改革委的指导下，目前已被列入国家风电竞价和实现无补贴平价上网风电示范基地。

图2 新疆哈密千万千瓦级风电基地示意图

千万千瓦级风电基地存在的问题

中国风能大规模集中分布的范围主要在中国的西北部，而负荷主要集中在中国东部和中部。目前风电并网模式大部分为建设大基地，接入大电网；大规模高集中、高电压远距离输送。

由于风电出力过程的随机性和间歇性及当地电网调峰能力有限等原因，风电大规模长距离输送存在困难。随着西北地区风电开发规模逐渐增大，风电接入电网和运行限电问题日益突出，风电并网运行问题成为我国风电快速发展中面临的严重问题，是风电大规模发展的最大制约。

近几年来由于新能源的快速发展，受西部地区电力市场消纳能力不足导致风电和太阳能发电等新能源发电弃风、弃光问题，已成为制约当前可再生能源发展的最主要原因。最严重的2012年中国弃风电量超过200亿千瓦时，弃风率达到17%，弃风集中在“三北”地区，部分地区弃风率超过25%。

千万千瓦级风电基地规划的经验

为解决风电并网及消纳问题，考虑到中国特殊的地理位置和国情，利用特高压输电线路将西部新能源电量远距离输送到电力负荷中心的中东部地区是一条解决的途径。中国已建的“西电东送”工程已成功将西部水电、火电电量输送到东部。

为实现西电东送而且输送更多可再生能源的目标，通过研究西部风电和太阳能发电建设密集地区的出力特性及对电力系统的影响，综合考虑区域内火力发电特性及燃煤机组变负荷能力，利用火电机组对风电、太阳能发电出力过程进行调节，分析“风、光、火”借助特高压通道实现外送的技术可行性，并在联合运行多方案合理性和经济性比较的基础上，提出了各类电源间的最优配置方案和送出方案，实现风电、太阳能发电与火电系统的友好互动和智能调度，使可再生能源电力在更大范围内消纳。

图3 中国西电东送工程示意图

研究表明，多能互补可实现节能减排目标，加快发展可再生能源。实施水电-风电互补、抽水蓄能-风电互补等多能互补，是解决风电并网问题的有效途径。多能互补有利于可再生能源开发、优化电源结构以及改善电网运行条件。水电、风电、光电、抽水蓄能电站等可再生能源，通过多能互补，可构成发电-储能-供电链条，可以满足电力需要，从而实现逐步替代化石类能源的目标。

同时大基地的设计也需要更加精细化，需评估分析大基地内各种能源的同时率、出力特性及对电力系统的影响；统筹考虑风电场之间和风电机组之间的尾流影响。经验表明，地形较为平缓区域应采用规则排布，在风电机组排布垂直区域主风向，适当增大两列机组间距，以减小尾流影响；至于地形起伏较大的区域，则需采用不规则排布方案。结合场址区域地形、地貌特点及压矿、林地分布情况，设置风速恢复距离尤为重要。

为保障基地建设实施，避免基地开发重复建设路、水、电等公用设施，对基地道路、升压站（汇集站）等公用配套设施采用统一规划设计、统一建设、集中管理，实现基地资源、能源的集约化经营和高效利用，建设高质量风电产业基地。

风电基地投运项目建立统一信息管理平台，实现远程监控及风电信息预测。建立可预测、可控制、可调度的综合能源基地信息管理平台，提高跨区电力运行管理水平，确保基地发电出力可靠送出。

摄影：童勇