風電成歐盟發(fā)電最大電源 談歐洲風電并網(wǎng)
歐洲風電發(fā)展的成就世人共睹。根據(jù)歐洲風能協(xié)會的數(shù)據(jù),截至2009年年底,歐盟27國風電累計裝機容量達到7476.7萬千瓦,約占全球風電裝機總量的一半,其中海上風電累計裝機容量206.1萬千瓦,陸上風電裝機容量7270.6萬千瓦。風電裝機容量約占其全部發(fā)電裝機容量的9.1%,發(fā)電量約占其全部發(fā)電量的3.5%。風電已連續(xù)兩年成為歐盟新增發(fā)電裝機中比重最大的電源。
盡管隨著風電規(guī)模的擴大,一些歐洲國家紛紛修訂了可再生能源法,許多國家已不再實行風電的全額收購制度,但歐洲風電快速發(fā)展的勢頭不減,歐盟提出了宏大的海上風電發(fā)展計劃,部分國家也提出了更高的風電發(fā)展目標。經(jīng)過多年發(fā)展,歐洲風電已從分散開發(fā)走向集中開發(fā),風電并網(wǎng)已從配電網(wǎng)向輸電網(wǎng)發(fā)展。歐洲成功實現(xiàn)大規(guī)模風電并網(wǎng)和有效利用,其跨國互聯(lián)電網(wǎng)、風電并網(wǎng)管理規(guī)范、風電并網(wǎng)運行管理及相關政策法規(guī)、統(tǒng)一的電力市場及靈活電價機制都發(fā)揮了重要的作用。
通過跨國電力電量交換,擴大風電消納范圍是實現(xiàn)風電大規(guī)模并網(wǎng)和有效利用的重要因素
風電出力的波動性以及電力系統(tǒng)要求功率實時平衡的特點,決定了風電難以獨立向用戶供電,只能依托大電網(wǎng)實現(xiàn)風電最大限度利用。北歐互聯(lián)電網(wǎng)是目前世界主要跨國互聯(lián)電網(wǎng)之一,其跨國交換電量占總用電量的比重達到16%左右。丹麥電網(wǎng)分為東部電網(wǎng)和西部電網(wǎng)兩部分,西部電網(wǎng)屬于北歐互聯(lián)電網(wǎng),東部電網(wǎng)通過德國與歐洲大陸電網(wǎng)相連。丹麥是一個電源結構以火電和風電為主的國家,與周邊國家的跨國電力電量交換是丹麥風電比例接近20%的重要原因。丹麥與瑞典有7條聯(lián)絡線,丹麥西部與挪威以3回海底直流電纜聯(lián)網(wǎng)。值得注意的是,從凈電量來看,丹麥實際是一個電量輸入國,且交換電量很大而凈電量很小。2008年,丹麥進口電量128.66億千瓦時,出口電量114.13億千瓦時,交換電量為242.79億千瓦時,凈進口電量僅14.53億千瓦時,通過跨國調劑,置換出風電電量,實現(xiàn)了風電的有效利用。
加強對風電場的入網(wǎng)管理,實現(xiàn)風電與電網(wǎng)的協(xié)調發(fā)展
嚴格的并網(wǎng)技術標準是實現(xiàn)風電大規(guī)模入網(wǎng)的基礎。德國、西班牙、丹麥等國執(zhí)行的是具有法律約束力的強制性的并網(wǎng)導則。西班牙要求所有新建風電機組必須具備低電壓穿越和有功、無功控制能力,對早期并網(wǎng)不具備低電壓穿越和有功、無功控制能力的機組進行技術改造。
由于歐洲各國風電發(fā)展的情況不同,不同國家制定了不同的風電并網(wǎng)標準。但隨著風電的發(fā)展,不一致的風電并網(wǎng)標準已給風機制造商和風電開發(fā)商帶來了很大麻煩。為此,歐洲風機制造商、風電開發(fā)商、監(jiān)管機構等共同組成了歐洲并網(wǎng)導則工作組,正在研究制定統(tǒng)一的歐洲并網(wǎng)標準。
提高電網(wǎng)規(guī)劃和調度運行水平,實現(xiàn)風電與電網(wǎng)的協(xié)調發(fā)展
大規(guī)模風電入網(wǎng)不僅需要加強配電網(wǎng),也必須加強輸電網(wǎng)。目前西班牙61%的風電接入輸電網(wǎng),39%的風電接入配電網(wǎng),大規(guī)模風電入網(wǎng)將對電網(wǎng)規(guī)劃產生重大影響。
為了在確保系統(tǒng)安全問題運行的前提下,最大限度提高可再生能源入網(wǎng)規(guī)模,西班牙率先在電力調度中心內成立了專門的可再生能源控制中心,其主要職責是實現(xiàn)與電力調度中心、可再生能源電場監(jiān)控中心實時數(shù)據(jù)通信,接收可再生能源監(jiān)控中心實時運行數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送至電力調度控制中心;
通過可再生能源電場監(jiān)控中心對所有風電場進行監(jiān)控;提高系統(tǒng)運行的安全性和效率;通過實時監(jiān)控系統(tǒng)調整生產計劃以提高可再生能源的消納能力。
加強風功率預測及管理
現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個自動化水平很高的系統(tǒng),風電的波動性對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行并不十分可怕,可怕的是風電的隨機性和不可預測性。沒有風功率預測,電網(wǎng)無法進行系統(tǒng)的優(yōu)化調度,無法實現(xiàn)風電的優(yōu)先調度和最大限度的利用。
歐洲各風電大國十分重視風功率預測,風電場和電網(wǎng)調度機構都建立了風功率預測系統(tǒng),風電場主要負責自身的風功率預測,為其在電力市場獲得預期發(fā)電計劃以及市場競價服務,以保證自身經(jīng)濟效益。調度機構主要負責預測調度范圍內風電的總出力,以合理安排系統(tǒng)運行方式,確保系統(tǒng)有足夠的備用容量應對緊急事故,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。二者的工作既互相關聯(lián)但又有區(qū)別,是不可替代的。主要風電大國都采取多種措施提高風功率預測的精度。一是采用多種預測模型進行風功率預測;二是通過加強對風電場風功率預測的考核管理,有效提高了預測精度。在丹麥,只要風電場預測出力與實際出力出現(xiàn)偏差,風電場就將受到懲罰,通常采用降低風電上網(wǎng)電價的方式。
統(tǒng)一的電力市場及配套靈活的電價機制,充分發(fā)揮了互聯(lián)電網(wǎng)在風電大規(guī)模并網(wǎng)和有效利用中的調配作用
北歐互聯(lián)電網(wǎng)統(tǒng)一的電力市場、靈活的風電電價機制,為實現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)電力電量的調配發(fā)揮了重要作用。目前北歐現(xiàn)貨市場風電電價結算辦法是,對于已建成、執(zhí)行固定電價的風電場,采用低于固定電價的市場電價加補貼電價結算;新建風電場采用市場電價加補貼電價結算。值得一提的是,部分國家為應對大規(guī)模風電并網(wǎng)對系統(tǒng)功率平衡影響,采取了負電價交易制度。德國日前電力市場早在2003年就采用了負電價交易制度,北歐電力市場于2009年11月30日正式推出了負電價交易制度,規(guī)定了發(fā)電商在負電價時段如果仍然上網(wǎng)發(fā)電,需要向電網(wǎng)支付費用,而用戶將獲得用電收益。丹麥西部電網(wǎng)現(xiàn)貨電力市場在2009年12月首次出現(xiàn)了負電價。實施負電價機制主要是激勵用戶增加在低谷時段的用電量,提高風電電量消納。負電價機制通常在電價低于零之前就能幫助系統(tǒng)實現(xiàn)功率平衡。