世界風(fēng)電大國的并網(wǎng)探索

據(jù)預(yù)測(cè)，到2030年，美國能源消費(fèi)總量將持續(xù)增長23%。在經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境三重約束下，美國聯(lián)邦政府和各州政府將滿足未來能源需求增長寄希望于大量清潔、高效的可再生能源。由于技術(shù)相對(duì)成熟，而且資源豐富，風(fēng)能受到了美國聯(lián)邦政府和州政府的一致青睞。

目前，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)占美國總發(fā)電量的3%，在部分州這一比例已經(jīng)超過10%。美國能源部的目標(biāo)是在2030年年底前將這一比例提高到20%。對(duì)美國聯(lián)邦和各州如何在電網(wǎng)吸納風(fēng)能，從而提高風(fēng)電利用率進(jìn)行探討，對(duì)中國和其他國家的風(fēng)電資源利用具有重要的參考價(jià)值。

美國風(fēng)電并網(wǎng)難

美國風(fēng)電資源十分豐富，陸上風(fēng)電資源約為11000吉瓦，相當(dāng)于200億桶石油所包含的能量，海上風(fēng)電資源約為4150吉瓦。美國風(fēng)力發(fā)電起步于20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)之后，20世紀(jì)80年代初美國風(fēng)電曾顯赫一時(shí)，占全球風(fēng)電裝機(jī)的90%。遺憾的是，80年代中期之后，世界石油價(jià)格下跌和政府削減經(jīng)費(fèi)，美國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)突然停頓。2000年以后，隨著全球清潔可再生能源發(fā)展日益強(qiáng)勁，美國也加快了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，在聯(lián)邦政府和德克薩斯等州州政府的推動(dòng)下，美國風(fēng)電新增裝機(jī)容量以每年30%的比例快速增長。從2005年開始，美國新增風(fēng)電裝機(jī)容量超過德國，重新位居世界第一，直到2009年被中國超過。

截至2012年，美國風(fēng)電新增裝機(jī)容量達(dá)到13124兆瓦，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到60000兆瓦，每年的發(fā)電量占美國電力消費(fèi)的3.5%，可以滿足約1500萬美國家庭的正常使用。隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模擴(kuò)大，美國風(fēng)電價(jià)格已經(jīng)下降到5?8美分/千瓦時(shí)，與火電價(jià)格基本齊平。雖仍面臨天然氣發(fā)電的強(qiáng)勢(shì)競爭，但已具備相當(dāng)?shù)氖袌龈偁幜Α?/p>

盡管如此，美國風(fēng)電也面臨著入網(wǎng)難的問題。2008年，美國地平線風(fēng)能公司斥資3.2億美元，建成楓樹嶺風(fēng)場，但由于區(qū)域電網(wǎng)過于擁擠，這個(gè)裝有200個(gè)風(fēng)輪的風(fēng)場最終被勒令關(guān)閉。無獨(dú)有偶，明尼蘇達(dá)州近年來在風(fēng)電并網(wǎng)項(xiàng)目上投入較大，但該州的卡普克斯電網(wǎng)工程只能將水牛嶺風(fēng)電站22兆瓦發(fā)電量中的2兆瓦并入電網(wǎng)，入網(wǎng)電量不到發(fā)電量的10%。

“地方割據(jù)”是入網(wǎng)難主因

美國電網(wǎng)“地方割據(jù)”嚴(yán)重。美國的電網(wǎng)系統(tǒng)十分分散，其2/3的輸電系統(tǒng)由地區(qū)輸電組織或獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商管理，另外1/3的電網(wǎng)系統(tǒng)則由更小、更分散的電網(wǎng)組成，這些電網(wǎng)系統(tǒng)之間的聯(lián)接非常薄弱。

目前，美國已經(jīng)形成了東部、西部和德克薩斯州電網(wǎng)3個(gè)主要的互聯(lián)電網(wǎng)，但是三大互聯(lián)電網(wǎng)之間只有非同步聯(lián)系。在美國，經(jīng)營不同電網(wǎng)的電力公司有3000多個(gè)，絕大部分為私人所有。各電力公司對(duì)所屬的電網(wǎng)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)度，或是幾家電力公司對(duì)旗下的電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。

電力公司投資者擁有公司80%的所有權(quán)，美國聯(lián)邦能源管制委員會(huì)擁有剩余20%的所有權(quán)，并負(fù)責(zé)規(guī)范電力的傳輸和銷售。同時(shí)，地方政府的公共事業(yè)委員會(huì)也對(duì)所屬區(qū)域的電力相關(guān)活動(dòng)有監(jiān)管權(quán)�；ハ喾指畹碾娋W(wǎng)系統(tǒng)和經(jīng)營單位，以及相互之間的市場競爭，使得電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)合作異常困難。同時(shí)，美國電網(wǎng)線路陳舊，傳輸能力，尤其是長途傳輸能力非常不足。

美國風(fēng)電資源的空間分布很不均勻，風(fēng)力資源主要集中在中部高原和西部沿海地區(qū)，而人口集中和能源消費(fèi)最高的地方則在美國東部。據(jù)統(tǒng)計(jì)，28個(gè)東海岸州消耗了全國近80%的電力。即使同一個(gè)州內(nèi)，風(fēng)力資源也不均勻。以在德克薩斯州為例，風(fēng)力最豐富的地區(qū)主要在西部高地和高原地區(qū)，而大城市如達(dá)拉斯和霍斯頓則在100多公里之外。

風(fēng)力資源的空間錯(cuò)位對(duì)電力資源的長途輸送能力提出了很高的要求。雖然美國聯(lián)邦政府早已知道電網(wǎng)設(shè)施的不足，但卻遲疑不決，原因之一就是不愿越權(quán)。美國各州州政府在輸電線路項(xiàng)目審批方面擁有很大的權(quán)力，而各州因?yàn)榄h(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的利益不同，往往難以就跨州的重大項(xiàng)目決策達(dá)成一致，導(dǎo)致很多輸電項(xiàng)目被迫推遲，甚至擱淺。根據(jù)美國政府公布的數(shù)據(jù)，美國發(fā)電量的增長速度，超出電網(wǎng)傳輸建設(shè)速度4倍。新墨西哥州州長里察德森曾表示，美國的電網(wǎng)發(fā)展屬于第三世界，在沒有政府投資，缺乏政策支持的情況下，美國電網(wǎng)的現(xiàn)代化舉步維艱，尤其對(duì)于風(fēng)力發(fā)電來說，這種情況更為嚴(yán)重。

應(yīng)對(duì)這一困境，美國聯(lián)邦政府能源部2005年出臺(tái)新的能源法案，提出了“國家利益輸電走廊計(jì)劃”，以解決跨州的區(qū)域電力傳輸，同時(shí)，在2008年之后，美國總統(tǒng)奧巴馬力推智能電網(wǎng)工程，以促進(jìn)電網(wǎng)的統(tǒng)一和智能化，增強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)于可再生能源電力的調(diào)配和吸納能力。與此同時(shí)，德克薩斯和加利福利亞等州也結(jié)合各州特色，在風(fēng)電入網(wǎng)和風(fēng)電存儲(chǔ)方面進(jìn)行了積極有效的探索。

“國家利益輸電走廊計(jì)劃”由美國能源部于2005年提出的，目標(biāo)是根據(jù)可再生能源的分布和現(xiàn)有輸電系統(tǒng)中潛在瓶頸的位置，劃定若干“輸電走廊”。如果有在這些輸電走廊上修建新輸電線路的申請(qǐng)，能源部及其授權(quán)機(jī)構(gòu)有權(quán)受理并批準(zhǔn)這些申請(qǐng)，一旦這些項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)即可開始工程建設(shè)，這一措施避開了地方政治的干擾。

2007年，美國能源部依據(jù)該能源法案和“國家利益輸電走廊計(jì)劃”首次劃定了第一批兩個(gè)“國家利益輸電走廊”，包括中大西洋(600558,股吧)地區(qū)輸電走廊和西南地區(qū)輸電走廊。

其中，中大西洋國家輸電走廊經(jīng)過了特拉華州、俄亥俄州、馬里蘭州、新澤西州、賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州和華盛頓特區(qū)等，主要連接紐約、新澤西和馬里蘭等負(fù)荷較大的州和北部及西部的風(fēng)力發(fā)電富集地區(qū)。西南地區(qū)國家輸電走廊經(jīng)過了南加州的7個(gè)縣和西亞利桑那州的3個(gè)縣，把西南地區(qū)的太陽能和地?zé)豳Y源廣泛分布的加利福尼亞東部沙漠，以及亞利桑那、內(nèi)華達(dá)等州與這些地區(qū)和美國西南的負(fù)荷中心——南加州的洛杉磯和圣地亞哥地區(qū)聯(lián)系起來。

德州應(yīng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)難題

德克薩斯州是美國風(fēng)力資源最豐富、風(fēng)電發(fā)展最快