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[導(dǎo)讀]一、風(fēng)電并網(wǎng)的啟示經(jīng)濟(jì)總量位居世界第二的中國(guó),其產(chǎn)業(yè)的中國(guó)特色之一,便是規(guī)模效應(yīng)。才幾年功夫,我們的風(fēng)電裝機(jī)容量便躍居世界第一。大量風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng),使本來以供定發(fā)的電網(wǎng)調(diào)度,一下子很不習(xí)慣。在水火互濟(jì)

一、風(fēng)電并網(wǎng)的啟示

經(jīng)濟(jì)總量位居世界第二的中國(guó),其產(chǎn)業(yè)的中國(guó)特色之一,便是規(guī)模效應(yīng)。才幾年功夫,我們的風(fēng)電裝機(jī)容量便躍居世界第一。

大量風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng),使本來以供定發(fā)的電網(wǎng)調(diào)度,一下子很不習(xí)慣。在水火互濟(jì)的時(shí)代是負(fù)荷問我要多少,我就安排發(fā)多少,調(diào)度100%地掌握著發(fā)電側(cè)的主導(dǎo)權(quán)。但風(fēng)電的出力,是看老天爺?shù)陌才?,非調(diào)度所能主導(dǎo)。這樣,一下子變成了我能發(fā)多少,你就用多少,竟把一向牛氣沖天的調(diào)度主導(dǎo)權(quán)悄悄地蠶食掉一塊!但風(fēng)電是清潔可再生能源,符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策,心里不舒服還得幫助消納。

平心而論,在風(fēng)電總發(fā)不到全網(wǎng)15%的水平上,調(diào)度起來并無實(shí)質(zhì)性困難。雖然風(fēng)神往往在電網(wǎng)最不需要的時(shí)候開始發(fā)力,完全不顧用戶的偏好,但畢竟不到15%,把水、火調(diào)下來一點(diǎn)就擺平了。調(diào)度感到氣悶的是:風(fēng)電并網(wǎng)有點(diǎn)扭轉(zhuǎn)乾坤的意思,調(diào)度無意中被人綁架了一回。它意味著電網(wǎng)運(yùn)行的主導(dǎo)權(quán)慢慢被轉(zhuǎn)移到了發(fā)電側(cè)。

二、資本尋找“光礦”

我們都生活在陽光下,哪個(gè)地方不出太陽?但資本就是看上了格爾木的荒原,一次就安裝了幾平方公里的電池板。那里并不是負(fù)荷中心,投資人卻在那里大興光伏,把收集起來的低密度能流通過特高壓送往中東部,完全失去了光伏發(fā)電本可以就近裝機(jī)的優(yōu)勢(shì)。為什么?因?yàn)楣夥髽I(yè)在成本線上生存,在西部這片陽光燦爛的土地上,才能勉強(qiáng)維持微薄的利潤(rùn)。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,如果把光伏板搬下青藏高原,即使效率降低1%,它就要虧本。它是企業(yè),它要在投運(yùn)后的第二年就開始盈利,否則就會(huì)被后投的廠家打敗,不再有翻身的日子。所以它必須尋找光的富礦,才能維持生存。那種曬著太陽唱著歌就把錢賺了的幸運(yùn),從來就沒有光顧過光伏電廠。

三、跟著天氣走的電網(wǎng)

如果說玉門關(guān)的春風(fēng),總是在入夜時(shí)分、在電網(wǎng)最不需要電能的時(shí)候開始不識(shí)相地吹拂,那么光伏電廠倒是有眼色的---當(dāng)人們開始上班需要電能的時(shí)候,它也擺開架勢(shì)攬光入懷開始發(fā)電,這對(duì)現(xiàn)時(shí)的電網(wǎng)來說是很識(shí)時(shí)務(wù)的。不過,幸虧青藏高原少云無雨,否則遇到江南那樣的黃梅天氣數(shù)月不開,那就糟糕透了。

且撇開這些不說。

光伏上網(wǎng)同風(fēng)電一樣,它又一次蠶食了調(diào)度以供定發(fā)的主導(dǎo)權(quán)。因?yàn)?,花了大價(jià)錢好不容易收集起來的那么一點(diǎn)點(diǎn)光能,國(guó)家是絕對(duì)不會(huì)讓它白白浪費(fèi)的,一定得進(jìn)網(wǎng)。只是從調(diào)度的角度感覺,這電網(wǎng)是越來越跟著天氣走了,跟以前那種集中式能源轉(zhuǎn)換大為不同,它意味著調(diào)度開始要轉(zhuǎn)變觀念,跟老天爺來周旋了。

氣象部門立即看見了商機(jī),開始向電力部門收取天氣預(yù)測(cè)咨詢費(fèi):因?yàn)?,是否刮風(fēng)或者有好太陽,決定著日方式的發(fā)供安排。

四、微光發(fā)電

其實(shí)光伏發(fā)電的真正優(yōu)勢(shì),是在凡有陽光的地方都能發(fā)電。負(fù)荷中心當(dāng)然也有陽光,為什么不在那里建廠,非要跑到昆侖山的禿頂上?經(jīng)濟(jì)原因已如前述。但從技術(shù)層面看,是因?yàn)楣獍宓霓D(zhuǎn)換效率還太低。負(fù)荷中心大多在中東部地區(qū),包含著深刻的歷史原因:東南沿海雨量充沛,物產(chǎn)豐富,人文薈萃,人才濟(jì)濟(jì),人群鼎沸,,,,,,如果它也象青藏高原那樣荒無人煙,干旱少云,降水量低于蒸發(fā)量,它也就不會(huì)成為負(fù)荷中心了。

以目前的技術(shù),在這些地區(qū)建光伏電廠,可能還要虧本,于是沒有辦法,只好放棄分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì),跑到昆侖山上去曬太陽。

但是你能看到,中東部地區(qū)植被豐茂,萬物生長(zhǎng)也是靠太陽的,綠色植物能利用的能源,我們?yōu)槭裁醋霾坏?顯然,這就是我們的技術(shù)差距,也就是我們的希望所在?,F(xiàn)在,你可能已經(jīng)在使用太陽能計(jì)算器,這塊小小的電池板,在散射光下就能產(chǎn)生電力,說明我們的前途是光明的。

以上的課題,就是微光發(fā)電,或者叫低光度發(fā)電。

五、分布式電網(wǎng)的困局

在風(fēng)電、光伏合起來總發(fā)不超過全網(wǎng)負(fù)荷30%的今天,理論上電網(wǎng)的調(diào)峰和消納并不存在困難。

德國(guó)的例子具有很好的參考價(jià)值。屋頂電站很普遍,家庭用電的40%來自光伏,60%來自電網(wǎng)。光伏發(fā)電的幾乎全部,都由自己“笑納”。電網(wǎng)仍然起著支撐供電質(zhì)量的主導(dǎo)作用。

全網(wǎng)負(fù)荷因此減去40%,那是一筆多大的財(cái)富啊,可以減排多少二氧化碳和硫化物?

但如果要進(jìn)一步提高“風(fēng)、光”電源的比例,技術(shù)困難將呈指數(shù)方式增加:假如風(fēng)光發(fā)電總出力達(dá)到總負(fù)荷的80%,晝夜變化如何解決?儲(chǔ)能固然可以晝儲(chǔ)夜發(fā),但目前尚無高容量?jī)?chǔ)備技術(shù);其次,黃梅季節(jié)3個(gè)月陰雨天,負(fù)荷怎么解決?幾乎是無法解決的難題,除非微光發(fā)電高度發(fā)展,才有可能破解這道難題。

當(dāng)然,到那時(shí)可能會(huì)發(fā)展出更大范圍的遠(yuǎn)程輸電,把撒哈拉電場(chǎng)的能流輸往世界各地,或者,懸浮于太空的光伏電站,通過微波把電力送回地球,等等。

在電網(wǎng)的微觀方面,管控技術(shù)也將發(fā)生巨大變化:保護(hù)必須發(fā)展出雙向的模式,并能敏銳感知潮流方向;逆變器則一定帶有AGC功能,可以根據(jù)電網(wǎng)頻率的微小變化來改變饋入電網(wǎng)的能流;AVC技術(shù)則可根據(jù)電壓信號(hào)的細(xì)微變化來投切電容后備等等。

六、結(jié)語

總之,在大機(jī)組、大調(diào)度統(tǒng)治了電網(wǎng)100余年后的明天,轉(zhuǎn)換能量的原動(dòng)機(jī)逐步變得不再由調(diào)度控制,相反,氣候與氣象開始引導(dǎo)調(diào)度,日方式將嚴(yán)重依賴于短期天氣預(yù)測(cè);儲(chǔ)能技術(shù)不得不發(fā)展起來,以平衡調(diào)度無法預(yù)期的變化。

無數(shù)的電源點(diǎn)共享著它們自己生產(chǎn)的能流和信息,電網(wǎng)已經(jīng)不再是主要?jiǎng)恿Φ奶峁┱?,而是頻率和電壓等電能質(zhì)量指標(biāo)的管理者和協(xié)調(diào)人。

【參考文獻(xiàn)】

【1】國(guó)家電網(wǎng)公司,分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(M),2012-08-02

【2】徐青山,分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)(J),2011-11-01版

【3】羅建中,分布式微型電網(wǎng)并網(wǎng)研究(J),2009-04-20,碩士論文

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