我国风电发展目的与发展思路

　　近年来，我国风电发展迅猛，风电装备产业也取得长足进步，技术水平逐步赶超世界先进，目前风电装机超过4000万千瓦，居全球第一。在风电发展取得了举世瞩目成绩的同时，我们也要看到风电发展过程中依然存在诸如布局不合理、电量消纳困难、经济效益下滑、风电补贴额快速上升等问题。
　　近年以来，有关主管部门积极研究制定包括风电发展在内的新能源发展规划，印发了规范分散式风电发展指导意见等。笔者以为，为推动风电发展方式转变，促进风电产业健康可持续发展，还必须认真研究、定量分析风电发展相关重大问题，以便得出科学可信的结论，支撑政府决策和产业发展。
一、关于风电发展目的与发展思路
　　我国风电步入发展快车道已经五、六年时间，现在来谈发展思路问题似乎有些过时。可事实上，要想转变风电发展方式、实现风电优化发展，一定要从理清思路入手。
　　首先是风电发展的目的。我国发展风电的目的，归纳一下主要应该有这几点：一是保障能源供应;二是做好技术及产业储备，应对未来可能的化石能源短缺;三是减少排放，保障15%承诺(指我国政府做出的2020年非化石能源比重达到15%的承诺)的实现。前些天，读到王骏先生《新能源发展探讨》文章，文中提到了风电密度低、成本高、不稳定等几个特性，笔者深以为然。从风电自身特性和发展风电目的看，目的一、二在现阶段都是次要的，从保障能源供应看，假定2020年能够建成2亿千瓦风电，每年供应一次能源占比不过2%～3%，即便风电完全不发电其他形式的能源也可以补充;从技术和产业储备看，每年有一两百万千瓦的新建规模就能够维持重点企业发展，因此现阶段发展风电的主要应聚焦在减少排放、保障15%承诺的实现上。
　　目前，我国核电与水电成本低于风电，风电发展需要通过电价附加补贴来支撑，所以要认清发展风电是需要付出额外成本的客观现实，把核电、水电作为保障15%承诺而优先发展的电源形式。发展风电以完成15%承诺为目标，为核电、水电做好补充。如果为发展风电而发展风电，任由企业盲目圈占资源，过度追求开放规模，就会虚增电价附加，加重用户负担，提高整个经济社会发展成本，得不偿失。
　　根据中电联完成的电力工业“十二五”发展规划研究报告，2015年、2020年风电装机达到1亿千瓦、1.8亿千瓦即可支撑15%承诺实现，建议政府主管部门按此目标制定风电发展规划，优化风电布局，同时适当调整补贴政策，促进规划落实，防止无序发展。
二、关于全额收购与适度弃风
　　随着我国西部、北部大型风电基地集中规模化开发，基地风电场弃风的比重不断增加，东北、内蒙等地区的风电场几乎全部都存在弃风现象，最严重的风场弃风接近理论发电量的20%。
　　从系统角度看，风电弃风主要是两方面原因造成的：一是送出通道容量不足引起弃风，考虑风电机组发电同时率因素，风电外送通道容量一般都低于地区风电装机总量，在所有风电机组均满发情况下，就会出现通道容量不足而造成的弃风，但这种情况出现概率很小，并不是大量弃风的主要原因;二是系统调峰不足造成弃风，风电出力是由来风的大小决定的，具有随机性和不可控性，东北和华北地区电源以煤电为主，本来调峰能力有限，冬季受供热影响，系统调峰能力更是严重不足，若是在负荷低估时段风电大发，就必须弃风以保障系统安全，这是目前造成风电基地弃风的主要原因。
　　为了减少调峰引起的弃风现象，增加调峰电源(主要是抽水蓄能电站)，提高系统调峰能力是技术上有效的手段。假设在建设风电的同时，不配置调峰电源，不提高系统调峰能力，那么风电机组将出现大量弃风，而如果为了实现既定的风电上网电量的目标，就必须进一步增加风电建设规模，将增加整个系统的建设投资和运营成本;假设在建设风电的同时，配置大量的抽水蓄能机组，一方面固然减少甚至消除了风电弃风现象，但另一方面抽水蓄能电站的建设运行也需要成本投入。因此，风电究竟应不应该弃风?风电应配套建设多大比例的蓄能机组?最佳的弃风比例是多少?这些都是需要深入研究、定量分析后才能够回答的问题。
　　为了开展研究，笔者构建了简化模型，主要包括：假定系统为纯火电系统，配置必要的调峰电源，在没有风电接入前，基本达到调峰平衡，同时，待接入的风电比重不超过系统最大负荷的20%。发展风电的目的主要是获取清洁的能源，因此对模型开展研究的边界条件是系统接纳固定的风电上网电量，同时整个系统成本最低(等价于单位风电上网成本最低)。
　　根据以上简化模型，并参照系统负荷特性、风电出力特性等基础数据，对风电机组不配套蓄能机组、配套10%、20%，直到50%风电机组等多种方案进行了模拟和计算分析。结果表明，当配套抽水蓄能占风电比重10%-20%左右，风电弃风约5%-10%，此时单位千瓦风电上网成本最小，在接纳同样风电上网电量的条件下，整个系统成本最低。
　　通过模型的理论分析，我们认识到，追求风电百分之百消纳是不经济的，为了达成相同的风电上网电量的目标，在系统调峰不足的情况下，可以适度弃风，这样才会使全系统成本最低。
三、关于大基地集中布局与低风速地区布局
　　风电大基地布局具有资源条件好、用地成本低、易于连片规模开发和集中管理等优势，过去几年中，我国风电发展主要集中在“三北”地区资源条件好的大型风电基地布局发展，如内蒙地区风电装机超过800万千瓦，河西地区风电超过500万千瓦。在大基地布局发展到一定阶段后，问题也随着而来，最主要的就是风电的送出与消纳问题。受此影响，大基地风电弃风比重逐年增加，经营效益不断下滑。
　　鉴于大基地布局发展中遇到的问题，大家把目光投向了低风速地区。据相关统计，我国可利用的低风速资源面积约占风能资源区的68%，且大多数接近电网负荷的受端地区，2011年国家批准纳入核准计划的2000多万千瓦风电项目中，有约一半属于低风速地区风电项目。
　　那么，从国家和全社会层面上，究竟是优先发展大基地集中布局还是加快低风速地区布局?在完成1亿、1.8亿规划目标中，大基地和低风速地区的合理比重是多少?要回答这些问题，就必须建立一套分析评价的准则，开展大量的测量、统计，并依据优化理论进行深入计算分析。由于全面细致的资料目前无法取得，笔者仅以个别案例予以说明，供全面分析时借鉴。
　　关于评价准则。评价不同风电发展方式时，首先要保证各方案下被电力系统吸纳的风电电量相同;其次，方案优劣的判别，就是看在满足以上要求的情况下，哪个方案系统的成本低，就是好方案，成本高，就是差方案。
　　关于大基地方案。作为算例，假定一个基地风电项目位于内蒙，单位造价7000元，理论年发电小时2600，弃风比重10%，当地煤价450元/吨标准煤，火电煤耗330克/千瓦时。
　　关于低风速地区方案。假定一个项目位于安徽，单位造价7350元(考虑风机成本、运输和安装成本的差异情况，比大基地高约5%)，理论年发电小时1800，弃风比重为0，当地煤价1000元/吨标准煤，火电煤耗320克/千瓦时。
　　关于方案评价。经测算，在不考虑税收、CDM和环境外部成本的条件下，大基地风电实际利用的发电小时为2340小时，上网成本为0.45元/千瓦时，低风速地区为0.6元/千瓦时;由于风电发电的随机性和不确定性，基本不考虑风电的替代装机效益，因此风电1千瓦时上网电量带来的系统成本节约为当地1千瓦时火电燃煤成本，其中大基地为0.15元/千瓦时，低风速地区为0.32元/千瓦时;因此，大基地项目1千瓦时风电上网所需的系统总成本为0.45-0.15=0.3元/千瓦时，低风速地区项目1千瓦时风电上网所需的系统总成本为0.60-0.32=0.28元/千瓦时。因此可以认为，在上述边界条件下，发展低风速地区风电优于大基地风电。
四、关于发展内陆风电与发展海上风电
　　在陆上风电大规模发展的同时，我国企业也积极开展了海上风电的探索。截止目前，已经建成江苏如东潮间带风电场(3.2万千瓦)和上海东海大桥近海风电场(10万千瓦)，同时还有10多个潮间带和近海风电项目核准在建，使我国成为欧洲国家以外海上风电发展步伐最快的国家。同时，我们也要清醒地认识到，现阶段海上风电发展面临很多复杂的困难和问题，比如风电场施工难度大、设备质量不高、风电场造价高经济性差、缺乏与近海及海洋利用规划协调等。笔者认为，上述问题中，最核心、最应该引起重视的是造价高、经济性差的问题，这个问题将直接影响我国风电发展的总体布局。
　　经初步了解，江苏已建和在建的潮间带风电场单位千瓦投资在17000万元，年发电小时数2000-2300小时，上海东海大桥和一些在建的近海风电场单位千瓦投资在22000万元，年发电小时数约2300小时，这些海上风电的合理上网电价均应在1.2元/千瓦时以上(合理上网电价指能够覆盖成本，并获得合理投资收益的电价水平)。
　　我国“三北”地区风电资源丰富，可开发规模达数亿千瓦，目前整体开发率还很低，既然海上风电成本高昂，而沿海地区又需要清洁能源，是否应考虑将“三北”风电输送到东部沿海?
　　通过简单分析就可以发现，我国“三北”风电基地风电造价7000元/千瓦，发电小时2500～3000小时，风电合理上网电价仅0.5～0.6元/千瓦时;从“三北”到华东负荷中心的输电距离在1500～2500公里之间(呼和浩特～上海1500公里、酒泉～南通2500公里)，以我国现已建成的向家坝～上海特高压直流为例，工程输电距离约2000公里，输送容量640万千瓦，总投资230亿元，折算单位投资为3600元/千瓦，输电价格0.15元/千瓦时(利用小时4500小时，若利用小时2500小时则输电价为0.27元/千瓦时)。综合以上数据可以看到，将“三北”基地风电通过特高压直流工程输送到华东沿海，风电加上输电工程总造价仅10600元/千瓦时，远远低于海上风电单位造价;送电下网电价在0.7～0.9元之间，同样低于海上风电合理电价。若考虑在具备条件的送端风火打捆，则输电工程的利用率将大大提高，输电成本进一步下降，送电竞争力进一步提高。因此，在海上风电技术取得突破、建设成本大幅度下降之前，应优先开发风资源条件好、建设成本低的陆上风电，通过先进输电技术输送到沿海负荷中心，替代大规模海上风电开发。
　　习近平同志在《谈谈调查研究》的讲话中明确提出，调查研究不仅是一种工作方法，而且是关系党和人民事业得失成败的大问题。针对以上风电发展的观点，笔者在现阶段的分析中，对很多边界条件进行了简化，一些结论难免偏颇。为转变我国风电发展方式，推动风电科学健康发展，需要在总结过去经验和教训的基础上，认真贯彻落实习近平同志讲话精神，进一步深入调查问题，细致分析研究。建议相关主管部门直接牵头组织，就相关重大问题，开展深入调研，针对具体地区、具体点位，进行更深入细致的计算和分析，并提出系统全面的研究报告，支撑我国风电发展政策的调整和优化。

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