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【深度】展望2016:光伏風電牽手電網如何雙贏?

來源: 電氣時代時間: 2016-01-25

來源:電氣時代 作者:李瓊慧 2016/1/25

1、新能源(風電+光伏)發展形勢和任務

(1)以新能源為支點的能源轉型成為當前我國能源發展的新趨勢,國家戰略明確提出大力發展新能源,並制定了階段性發展目標。

能源轉型是世界各國能源發展的大趨勢。世界各國都在積極探索未來能源轉型發展路線,並將發展新能源和可再生能源作為推動未來能源轉型的重點,美歐日等發達國家陸續出台了以支撐新能源發展為重點的能源發展戰略。

我國經過30餘年經濟發展,以化石能源為主的能源生產和消費規模不斷增加,國內資源環境約束凸顯,迫切需要大力發展新能源,加快推進能源轉型。當前,以新能源為支點的我國能源轉型體系正加速變革,大力發展新能源已上升到國家戰略高度,成為順應我國能源生產和消費革命的發展方向。

(2)改革新形勢下,「能源革命」和新一輪電力體制改革進一步提升了新能源的戰略地位,對新能源發展提出更高要求。

李大大總理在新一屆國家能源委員會首次會議強調,推動能源生產和消費方式變革,提高能源綠色、低碳、智能發展水平;習主席在中央財經領導小組第六會議中,明確提出要推動能源生產和消費革命,建立多元供應體系。立足國內多元供應保安全,大力推進煤炭清潔高效利用,着力發展非煤能源,形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅動的能源供應體系。

中共中央文件〔2015〕9號《關於進一步深化電力體制改革的若干意見》提出完善併網運行服務,支持新能源、可再生能源、節能降耗和資源綜合利用機組上網,積極推進新能源和可再生能源發電與其他電源、電網的有效銜接,依照規劃認真落實可再生能源發電保障性收購制度,解決好無歧視、無障礙上網問題。同時,提出開放電網公平接入,建立分佈式新能源發展新機制,有序向社會資本放開配售電業務。

2、新能源發展現狀

截至2014年底,全國新能源發電裝機容量約13340萬kW,同比增長28%,佔全部發電裝機容量的9.7%。風電、光伏發電合計併網裝機容量突破1億kW,佔全國新能源裝機的比例達到93%。

全國新能源發電量約2252億kW˙h,佔全部發電量的4.1%。其中,風電、光伏發電量合計近1800億kW˙h,相當於一個中等發達省份的全年用電量。

(1)風電

風電裝機規模全球第一。截至2014年底,風電併網裝機容量達到9581萬kW,佔全球的27%。

風電裝機主要集中在「三北」地區,合計約佔全國總量的83%。蒙西、蒙東、天津、等12個省級電網的風電已成為裝機第二大電源。

風電得到較好利用,全年發電量超過18個省份的本省用電量,發電利用小時達到2000h左右。

(2)光伏發電

光伏發電增長速度全球最快,裝機容量位居世界第二。2010~2014年,光伏發電裝機容量年均增速219%;2013、2014年連續兩年新增光伏發電裝機容量突破1000萬kW,約佔全球同期新增裝機容量的1/3。截至2014年底,全國光伏發電併網容量達到2652萬kW,僅次於德國位居世界第二。

建成百萬千瓦級光伏電站,主要集中分佈在西北地區。2012年青海建成我國第一個百萬千瓦光伏發電基地,2013年甘肅、新疆建成百萬千瓦光伏發電基地。

2014年全年光伏發電量約231億kW/h。

(3)分佈式新能源

根據國家能源局定期公佈分佈式光伏發電發展情況,統計口徑涵蓋接入35kV、裝機容量在2萬kW以下的光伏電站。截至2014年底,全國分佈式光伏發電累計裝機容量為467萬kW。

3、我國新能源開發利用格局

集中式開發和分佈式利用是世界各國新能源開發利用的兩種重要方式。就我國實際情況而言,我國風能、太陽能資源資源分佈的特點,客觀上決定了風電以集中式開發外送為主、太陽能發電以集中開發和分佈式利用相結合的總體格局。

風電:《能源發展戰略行動計劃(2014—2020年)》提出優化風電開發佈局,2020年風電裝機規模達到2億kW,並重點建設酒泉、蒙西、蒙東、冀北、吉林、黑龍江、山東、哈密、江蘇等9個大型風電基地,九大基地裝機佔85%。「三北」地區仍然是風電開發重點,佔全國64%。結合各地區風電發展規劃以及目前風電核准項目建設進度,預計2020年全國各省區風電開發規模達到26699萬kW,突破規劃目標。風電佈局向中東部地區、南方地區傾斜趨勢逐漸加強。

太陽能發電:《能源發展戰略行動計劃(2014—2020年)》,2020年全國太陽能發電總裝機將達到1億kW,「三北」地區太陽能發電裝機達到3700萬kW,佔總裝機的37%。根據目前發展速度,預計2020年太陽能發電裝機將達到1.5億kW。

大電網發展形勢及」十三五「特高壓電網發展展望

1、大電網發展形勢和任務

(1)大規模新能源併網對電網發展的需求

我國新能源資源的分佈特點,以及集中式新能源發電出力特性對電網運行的影響,客觀上決定了大電網是我國新能源規模化發展的重要推動因素,我國大規模新能源併網尤其需要大電網的支撐。

我國風能、太陽能資源豐富,現有技術水平可開發資源分別超過24億、45億kW,未來隨着技術進步可開發規模更大。目前我國風電裝機位居世界第一、太陽能發電裝機年底有望超過德國躍居世界第一;風電和光伏發電設備產能充足,均佔全球產能的一半以上,具備大規模開發的有利條件。破解當前的棄風、棄光等問題,迫切需要加強電網,通過在全國範圍配置資源加以解決。

電源、負荷、電網是影響新能源消納的三個方面因素。國內外經驗表明,在電網環節擴大電網範圍,在電源環節提高電源靈活性,在負荷環節實施需求側響應、增加用電需求,是實現新能源高比例消納的三大重要途徑。

(2)《大氣污染防治行動計劃》

2014年5月16日,國家能源局印發《關於加快推進大氣污染防治行動計劃12條重點輸電通道建設的通知》,其中,在國家電網規劃建設「四交四直」特高壓工程和3項500kW工程。新建特高壓變電站14座、換流站8座,線路1.2萬公里,變電(換流)容量1.4億kW˙h,投資超過2000億元。

(3)全球能源互聯網構建

9月26日,席大大總書記在聯合國發展峰會上宣佈「中國倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求」。

發揮我國特高壓、智能電網、新能源發展的領先優勢,以「一帶一路」沿線國家的電網互聯互通為突破口,推動全球能源互聯網建設,有利於我國在全球氣候變化談判和全球能源轉型中佔領制高點,贏得全球能源治理的話語權和主動權。構建全球能源互聯網,總投資100萬億美元左右,可以帶動我國特高壓、智能電網相關技術、裝備和標準輸出。

2、電網發展現狀

目前,國家電網已建成特高壓試驗示範工程、皖電東送工程、浙北-福州3項特高壓交流工程,建成特高壓線路3143.4公里,特高壓變電站10座、變電容量5100萬千伏安。在建的有錫盟-山東、淮南-南京-上海、蒙西-天津南、榆橫-濰坊4項特高壓交流工程。

這些工程帶動我國電工裝備業整體升級。我國已研製了特高壓變壓器、開關、高抗、串補等全部關鍵設備,均一次投運成功。在特高壓帶動下,我國電工裝備企業不僅主導了國內高端市場,而且進軍國際市場,出口額連年大幅增長。巴西已採用我國特高壓技術和裝備建設大型水電送出工程。

3、大電網發展格局及「十三五」特高壓電網發展展望

統籌考慮能源基地開發、受端地區用電需要,為滿足我國能源需求和西部大開發需要,解決能源安全、電網安全、嚴重霧霾等問題,拉動國家內需和經濟增長,還需加快實施「五交八直」特高壓交直流工程。其中扎魯特~駐馬店、呼盟~青州特高壓直流工程,匯集東北地區火電和風電,打捆送電華北、華中負荷中心,解決東北電網「窩電」問題,滿足煤電和風電基地開發、外送需求。

電網發展格局優化的思路:在「十三五」將國家電網優化為西部(西北+川渝藏)、東部(「三華」+東北三省+內蒙古)兩個特高壓同步電網,形成送、受端結構清晰,交、直流協調發展的格局,將國家電網跨區輸電規模從目前的1.1億千瓦提高到3.7億千瓦。

「十三五」期間,電網建設投資2.7萬億元,帶動電源投資3.2萬億元,總投資近6萬億元。

「十三五」分佈式電源及配電網發展形勢及展望

1、分佈式電源發展趨勢

目前國家已明確了2015和2020年分佈式光伏發電和分佈式天然氣的發展目標,雖然對小水電也明確了發展目標,但是小水電一般不作為嚴格意義的分佈式電源,對其他類型分佈式電源並未明確具體的發展目標。

根據發展現狀和發展條件,確定預測情境下分佈式電源發展規模:2020年分佈式電源裝機容量可達到1.87億千瓦,占同期全國總裝機的9.1%;2030年分佈式電源裝機容量達到5.05億千瓦,占同期全國總裝機的17.3%。從發展趨勢來看,分佈式電源佔比逐年增加,年均增加近1個百分點。

2、高滲透率分佈式電源接入對配網發展需求

(1)分佈式電源發展需要依託堅強電網支撐,才能充分發揮技術經濟優勢,實現快速發展。

發揮電網餘缺調劑作用。在用戶的用電高峰時期,分佈式電源很有可能無法完全滿足用戶的用電需求,或在用戶的用電低谷時期,分佈式電源電量過剩,此時需要大電網為分佈式電源和用戶提供電量調劑餘缺;發揮電網備用服務作用。除了少數偏遠地區獨立運行的分佈式電源外,分佈式電源一般均接入電網,正常運行時由電網為其提供電壓頻率支撐、系統備用等服務,發生故障或檢修退出時,由電網繼續為其用戶提供可靠的電力服務,以滿足電力用戶的可靠供電要求。

(2)分佈式電源的大量接入將出現局部地區潮流返送輸電網、雙向潮流大幅變化等情況,進一步驅動電網的更廣泛互聯,實現全網範圍內進行優化配置和保障電網安全運行。

德國經驗:分佈式電源大量接入將導致配電網潮流雙向流動,成為有源網絡,進而出現本地分佈式電源發電過剩而頻繁向主網送電情況。目前德國大量分佈式光伏接入,每年約有四百小時向主網送電,對德國主網有功平衡帶來較大影響。依靠大電網調節成為德國分佈式光伏消納重要手段。

我國情況:2020年前,將出現局部地區(比如浙江嘉興市、北京延慶縣)的可再生能源滲透率高達200%的情況,潮流將返送至220千伏電網。要求主網與配電網建立起更加緊密的聯繫,將分佈式電源納入到主網監控範圍內,在全網範圍內優化配置分佈式電源。

3、「十三五」配電網發展展望:《配電網建設改造行動計劃》

配電網向各類用戶配送電能,是電網的重要組成部分,一般指110千伏及以下電網;部分偏遠和農村地區電網相對薄弱,110千伏仍承擔輸電功能,在這些地區配電網指35千伏及以下電網。

(1)2015-2020年與2011-2014年配電網建設改造規模比較

《配電網建設改造行動計劃》重點任務中提出十大行動,分別為配電網統籌規划行動、配電網技術標準體系構建及宣貫行動、城市配電網供電可靠性提升行動、配電網統籌規划行動、邊遠貧困地區供電行動、配電網網架優化行動、配電網裝備提升行動、電能替代行動、配電自動化建設行動和新能源及多元化負荷接入暢通行動。其中推動單位新增配網規模投資上升的主要因素在以下三大行動。

配電網裝備提升行動:一是優化升級配電變壓器,推動非晶合金變壓器、高過載能力變壓器、調容變壓器等設備的應用;二是更新改造配電開關,2020年全面完成開關無油化改造,開關無油化率達到100%;三是提高電纜化率,2020年,中心城市(區)核心區新建線路電纜化率達到60%。

配電自動化建設行動:在中心城市(區)及城鎮地區推廣集中式饋線自動化方式,在網絡關鍵性節點採用「三遙」終端,在分支線和一般性節點採用「二遙」終端;在鄉村地區推廣以故障指示器為主的簡易配電自動化。2020年,配電自動化覆蓋率達到90%。

新能源及多元化負荷接入暢通行動:一是滿足新能源和分佈式電源併網。推廣應用新能源發電功率預測系統、分佈式電源「即插即用」併網設備等技術,有序建設主動配電網、分佈式多能源互補等示範工程。二是實施用戶智能友好互動工程。以智能電錶為載體,建設智能計量系統,打造智能服務平台。三是開展微電網示範工程。在城市供電可靠性要求較高的區域和偏遠農村、海島等不同地區,有序開展微電網示範應用。

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