陕西电网新能源消纳问题研究

姚金雄，王芝麟，张 涵

(国网陕西省电力公司,西安 710048)

0 前 言

“十二五”期间，中国新能源快速发展，取得了举世瞩目的成绩[1]，2016年，中国风电、太阳能发电新增装机5 384万kW，同比增长10.4%。截至2016年底，全国风电、太阳能发电装机容量达到2.26亿kW，占总装机的14%，2011—2016年年均增长40.1%。风电、太阳能发电量3 072亿kWh，占总发电量的5%，2011—2016年年均增长35.6%。

受资源地域限制，中国新能源呈集中式大规模开发态势，80%左右的新能源装机都集中在“三北”地区(华北、东北、西北)[2]。截至2016年底，“三北”地区累计风电装机容量11 474万kW，占全国风电装机的77%。内蒙古、新疆、甘肃、河北、宁夏、山东、山西、云南、辽宁9个省区装机容量超过600万kW。其中，内蒙古风电装机超过2 000万kW，新疆、甘肃、河北风电装机超过1 000万kW。

从新能源消纳的弃风弃光电量来看，全国80%的弃风电量和弃光电量也都集中在“三北”地区。截至2016年底，西北地区甘肃[3]、宁夏、新疆弃风、弃光率超过了10%；青海弃光率也超过了10%。目前，弃风弃光已成为社会各界关注的热点，如何兑现中国政府向国际社会做出的2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%的庄重承诺，破解弃风弃光问题，事关新能源发展和节能减排目标的顺利实现[4]。

图1 2010—2016年全国新能源装机容量统计图

图2 2010—2016年全国新能源发电量统计图

本文在陕西电网新能源消纳基本情况的基础上，分析了陕西电网新能源消纳存在的问题，有针对性地提出了解决陕西新能源消纳的建议和措施。

1 陕西电网新能源发展概况

陕西新能源起步较晚，但发展非常迅速，国家电网陕西电网(以下简称网内)从2011年开始陆续有新能源投入，2016年风电、太阳能发电新增装机239万kW，同比增长128.7%。截至2016年底，网内风电、太阳能发电装机容量达到425万kW，占总装机的12.4%，2012—2016年年均增长120.0%。风电、太阳能发电量48亿kWh，占总发电量的4%，2012—2016年年均增长128.3%。

2016年网内风电装机容量179万kW，同比增长57%，占电源总装机的5.3%，2012—2016年年均增长97.9%。年发电量28亿kWh，同比增长59%，占总发电量的2.3%，2012—2016年年均增长107.6%。

2016年网内太阳能发电装机容量246万kW，同比增长242%，占电源总装机的7.3%，2012—2016年年均增长194.7%。年发电量20亿kWh，同比增长264%，占总发电量的1.6%，2012—2016年年均增长247.7%。2010—2016年陕西电网新能源装机容量和发电量的统计见图3、4。

图3 2010—2016年网内新能源装机容量统计图

图4 2010—2016年网内新能源发电量统计图

截止2017年2月底， 全省新能源发电装机容量631万kW(网内474万kW、陕西地方电网156万kW)。其中风电装机273万kW(网内198万kW、陕西地方电网75万kW)；太阳能发电装机357万kW(其中网内276万kW、陕西地方电网81万kW)，陕北地区装机占比在86%以上。

“十三五”期间，陕西新能源还将保持快速发展。截止2016年底，进入国家风电核准计划、省市已备案光伏合计1 594万kW，陕北占83.0%；其中已办理接入申请1 029万kW，陕北占85%。此外，延安提出建设新能源基地，榆林、渭南、铜川提出光伏领跑者基地申请，新能源发展意愿达2 619万kW。

2 陕西电网新能源消纳问题分析

电力系统具有发、供、用同时完成的特性，电力系统平衡的原则是跟踪负荷变化、调节常规电源出力，从而保持动态平衡。由于新能源出力的随机性和波动性，其高比例接入电力系统后，增加了系统调节的负担，常规电源不仅要跟随负荷变化，还需要平衡新能源的出力波动[5]。新能源出力超过系统调节范围时，必须控制出力以保证系统动态平衡，从而导致弃风、弃光现象发生。综合来看，新能源消纳与市场规模(负荷水平、负荷特性)、电源调节性能(最大技术出力、最小技术出力)、电网互联互通[6](联络线外送能力)、市场机制及政策等几个因素高度相关，陕西新能源消纳目前主要存在以下问题。

2.1.1 对照品溶液的制备 精密称取白藜芦醇对照品于量瓶中，用乙醇溶解并定容，制得含白藜芦醇1.00 mg/mL储备液。

(1) 陕西新能源主要集中在陕北，开发条件好，发展快、规模大，但距离关中负荷中心较远，电网输送能力有限，存在难以就地消纳的问题。

(2) 陕北地区电源结构单一，主要以火电为主，且小火电比例高，两家管电的现实存在使得火电机组未实行统一调度，小火电机组利用小时数高，特别是自备机组未参与调峰，进一步降低了电网电源灵活调节能力和新能源就地消纳能力。

(3) 伴随着近几年受全国经济增速放缓影响，陕北地区经济增长乏力，用电增速减慢，电力市场负荷增长缓慢，进一步加剧了新能源消纳矛盾。

(4) 根据陕西新能源消纳能力相关研究成果，在考虑西北主网向陕西提供200万kW调峰支援、2018年陕西电网建成陕北～关中750 kV二通道、2019年建成投运陕北直流外送通道等边界条件下，“十三五”期间，陕西电网新能源消纳能力约648～1 541万kW。目前全省投产新能源631万kW，接近近期新能源消纳能力648万kW，但目前已累计办理接入申请1 029万kW，远超过近期消纳能力。

(5) 陕西从2016年二季度开始弃风、弃光，月最大弃风、弃光率分别为12.9%和14.5%，全年弃风、弃光率分别为6.5%和6.6%。2017年随着在建的风电项目、太阳能发电项目陆续投运，将进一步加重弃电问题。经初步测算，预计2017年弃风率23.9%、弃光率30.1%，将难以满足国家新能源全额收购( 弃风弃光率不超过5%)要求。

3 陕西新能源消纳措施研究

新能源消纳问题的解决要多措并举、综合施策，需要政府、发电企业和用户等各方主体共同努力。电源环节要加强调峰能力建设[7]，提高抽蓄、燃气等灵活调节电源比例，推动煤电机组调峰能力改造，提高供热机组调峰深度；电网环节要加快跨省跨区通道建设，扩大可再生能源配置范围，统筹发挥大电网配置及平衡能力[8]；用户环节要推进电能替代，用市场办法引导用户参与调峰调频、主动响应可再生能源出力变化。

陕西电网“十三五”期间解决新能源消纳的具体建议措施如下。

(1) 挖掘潜力，努力提高陕北新能源就地消纳能力。采用严控新增小火电、关停环保不达标机组、对小火电实施“双控”管理等措施[9]。陕西全省小火电装机约768万kW，占省内火电总装机的23.93%，按照“十三五”全省煤电淘汰落后产能计划，全省关停总容量仅80万kW，占比仅为11%。因此，必须严格落实国家能源局发布的关于“十三五”煤电淘汰落后产能建议，进一步加大小火电治理力度，并推进自备机组参与调峰，增加电网调节能力，为新能源发展挖掘出更大空间；同时加快断开陕西地方电网引接外省电源，进一步提高当地用电负荷规模，从而提高新能源消纳能力。

(2) 加快“十三五”电网重点工程陕北～关中750 kV二通道建设。陕北～关中750 kV二通道是将陕北新能源送往关中消纳、解决陕北新能源消纳问题的重要举措，项目跨越榆林、延安、铜川、咸阳、西安5个地市，建设规模大、协调环节多，需要沿线各单位从项目建设管理角度加大属地协调力度，加快工程建设进度，将现有陕北至关中的输送能力从260万kW提升到650万kW。

(3) 加快抽水蓄能电站建设。2016年8月5日，陕西开工建设了镇安抽水蓄能电站，增加电网调峰能力140万kW。镇安抽水蓄能电站的早日建成投产，势必将增加陕西电网灵活的调节能力，能进一步促进陕西新能源的发展。

(4) 加快“十三五”陕西外送通道建设，争取新能源在更大范围内消纳。加快开展陕北～湖北特高压直流输电工程前期工作，争取早日核准并开工建设，充分发挥大电网配置及平衡能力，为陕西新能源发展提供更大的空间。2020年，在全省负荷3 453万kW、电源总规模8 175万kW、西北支援调峰200万kW条件下，依托陕北～湖北特高压直流输电工程的新能源打捆外送能力，陕西可满足省内1 380万kW新能源消纳需求。

(5) 全面推进电能替代，大力发展电动汽车等多领域电能替代项目，力争“十三五”实现电能替代电量140亿kWh，进一步加大电网接纳新能源的能力。提高各级电网智能化水平，提升源网荷友好互动水平，鼓励用户积极参与需求侧响应和市场交易，增强电网对新能源大规模接入的适应能力[10]。

4 结 语

“十三五”期间，国家高度重视新能源发展，把清洁能源发展作为推动供给侧结构性改革、实现能源转型的重要举措。

国家能源发展“十三五”规划提出，2020年全国风电装机2.1亿kW以上，太阳能发电装机1.1亿kW以上。根据陕西电网“十三五”规划，预计到2020年，陕西风电装机将达到880万kW、光伏装机将达到500万kW，到2030年，陕西风电装机将达到2 100万kW、光伏装机将达到3 500万kW，陕西电网新能源消纳形势将会异常严峻且情况复杂，需要陕西政府及企业等多部门从规划、设计、运行管理等多方面协同解决。

为确保陕西电网新能源消纳得到有效解决，建议：政企联动继续大力推动陕西电力外送通道建设，深入开展陇彬～徐州特高压直流、延安～西柏坡(雄安)直流等外送通道前期论证工作，着重研究陕西新能源与火电打捆外送事宜；政府合理有序安排陕西新能源建设，缓解区域新能源装机快速增长与电网消纳能力严重不匹配造成的弃电风险。