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摘 要：目前風(fēng)電已成為中國(guó)的第三大能源。為建設(shè)智能電網(wǎng)做準(zhǔn)備，國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃建設(shè)華北、華東、華中地區(qū)“三縱三橫”的特高壓交流線路和多條特高壓直流通道，以便風(fēng)電并網(wǎng)消納。本文根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，從風(fēng)電并網(wǎng)和消納的角度探討風(fēng)能資源集中地區(qū)的風(fēng)電長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；風(fēng)電；并網(wǎng)
0 引言
中國(guó)是目前世界上風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量最多的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012 年中國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量超過60GW，發(fā)電量超過100TWh， 成為中國(guó)第三大電源。到2015 年，全國(guó)累計(jì)并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到100GW（可能達(dá)到120GW），年發(fā)電量達(dá)到190TWh，發(fā)電量在全部發(fā)電量中的比重超過3%[1]。
風(fēng)能是目前可再生能源當(dāng)中技術(shù)相對(duì)成熟，并且具有規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的一種能源。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)由化石能源為主轉(zhuǎn)入多元化發(fā)展的進(jìn)程中，風(fēng)能將發(fā)揮重要的作用，并成為中國(guó)綠色能源的重要支柱。
1 國(guó)家電網(wǎng)特高壓輸電規(guī)劃
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃，到2015年建成華北、華東、華中特高壓電網(wǎng)，形成“三縱三橫”的特高壓交流通道（圖1）。建成特高壓變電容量2.5E8VA，線路長(zhǎng)度約20000km。到2020 年建成以“三華”（華北、華東、華中）特高壓同步電網(wǎng)為中心，東北特高壓電網(wǎng)和西北750kV 電網(wǎng)為送端，聯(lián)結(jié)各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、可再生能源大基地，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)[2]。
2011 年末，晉東南——南陽(yáng)——荊門（西縱的一部分）1000kV 特高壓交流輸電投運(yùn)。2012 以來， 特高壓工程建設(shè)快速推進(jìn)， 皖電東送淮南—— 上海特高壓交流輸電示范工程、錫林郭勒盟——南京特高壓工程已獲得批準(zhǔn)。
為連接能源基地與用電需求，多回特高壓直流工程快速推進(jìn)。2010 年7 月，向家壩到上海的±800kV 特高壓直流輸電工程竣工投產(chǎn)。錦屏——蘇南±800kV 特高壓直流工程、哈密南—— 鄭州±800kV 特高壓直流輸電工程、溪洛渡左岸——浙江金華±800kV 特高壓直流輸電工程相繼開工。特高壓直流工程對(duì)加快建設(shè)“三華”同步電網(wǎng)、盡快形成堅(jiān)強(qiáng)受端電網(wǎng)也提出了十分迫切的要求。
2 特高壓輸電對(duì)風(fēng)電的利好
中國(guó)風(fēng)電可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是消納問題。雖然中國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)和市場(chǎng)規(guī)模居世界前列，但風(fēng)電發(fā)展仍面臨棄風(fēng)、電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)滯后于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)等問題。因此，風(fēng)電如何從資源密集但用電需求小的西部、北部地區(qū)輸送到中國(guó)負(fù)荷中心東部的難題一直困擾著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前國(guó)家電網(wǎng)各大區(qū)域之間的聯(lián)系還很薄弱，還沒有形成全國(guó)統(tǒng)一的大市場(chǎng)和與之相適應(yīng)的全國(guó)聯(lián)網(wǎng)能力，難以適應(yīng)下一步風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展和在更大范圍優(yōu)化配置的需要。
為了解決這一問題，國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃[3-4] 在“十二五”期間建設(shè)特高壓骨干網(wǎng)架和若干條特高壓直流輸電，這些特高壓交流與直流的起點(diǎn)都在國(guó)家“十二五”規(guī)劃綱要中提出的五大綜合能源基地，其中，新疆、蒙東、蒙西等地區(qū)既是大型風(fēng)電基地，也是大型煤電基地，通過實(shí)施風(fēng)電與火電聯(lián)合外送，可以有效擴(kuò)大消納范圍，既解決了火電外送問題，也解決了風(fēng)電外送問題。
3 風(fēng)能資源富集地區(qū)并網(wǎng)及消納分析
中國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要分布在以下四個(gè)地區(qū)：三北（東北、華北、西北）地區(qū)、東南沿海近10km 寬的地帶及附近島嶼、近海地區(qū)和內(nèi)陸個(gè)別地區(qū)。詳見中國(guó)風(fēng)能資源分布圖[5]（圖2）。
中國(guó)擁有豐富的風(fēng)能資源，但是其分布與電力需求存在不匹配的情況。
東南沿海地區(qū)電力需求大，風(fēng)電場(chǎng)接入方便，但沿海土地資源緊張，可用于建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的面積有限，可大規(guī)模開發(fā)的風(fēng)能資源較少；廣大的三北地區(qū)風(fēng)能資源豐富，建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的土地資源較多，但其電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)薄弱，且電力需求相對(duì)較小，需要將電力輸送到較遠(yuǎn)的電力負(fù)荷端。中國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，且距離電力負(fù)荷中心很近。隨著海上風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展成熟，經(jīng)濟(jì)上可行，發(fā)展前景勢(shì)必良好。
3.1 新疆西部地區(qū)依舊并網(wǎng)困難
經(jīng)濟(jì)輸電距離是電力工程技術(shù)上的一個(gè)名詞，指的是某一電壓等級(jí)輸電線路最經(jīng)濟(jì)的輸送電能的長(zhǎng)度。輸電線路在輸送電能的同時(shí)本身也有損耗，線路太長(zhǎng)、損耗太大，經(jīng)濟(jì)效益較差；另一方面，為減小損耗，就要提高輸電電壓而增加投資。當(dāng)提高輸電電壓后增加的投資與降低的線路損耗相等時(shí)，線路的長(zhǎng)度就是該電壓等級(jí)輸電的經(jīng)濟(jì)輸電距離。
500kV 超高壓輸電線路的經(jīng)濟(jì)輸送距離一般為600km － 800km，而1000kV 特高壓輸電線路因?yàn)殡妷禾岣撸?線路損耗減少， 經(jīng)濟(jì)輸送距離增加到到1000km － 1500km，±800kV 特高壓直流輸電可以達(dá)到
2500km，新疆地域廣闊，東西寬度超過1500km，新疆西部的風(fēng)電通過超高壓輸送到最近的負(fù)荷中心——華中地區(qū)的距離就超過3500km，這個(gè)距離目前的超高壓輸電無疑是不經(jīng)濟(jì)的，只能等到超導(dǎo)材料取得重大突破并大規(guī)模應(yīng)用或新疆本地工業(yè)大發(fā)展。
3.2 新疆東都和河西走廊將有新的突破
2012 年5 月，國(guó)家電網(wǎng)公司開工建設(shè)的哈密——鄭州±800kV 特高壓直流輸電工程，送出能力將達(dá)8GW。工程建成以后，將有利推動(dòng)新疆大型風(fēng)電基地的開發(fā)與送出，對(duì)促進(jìn)中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。
西北地區(qū)（包括新疆）正在建設(shè)750kV 主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程第二通道，將于第一通道形成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。該工程建成后，將進(jìn)一步加強(qiáng)新疆與西北主網(wǎng)的聯(lián)系，提高新疆向西北主網(wǎng)送電能力；為“疆電外送”直流工程提供網(wǎng)架支撐，保證直流外送工程安全穩(wěn)定運(yùn)行；有效解決青海電網(wǎng)缺電問題和向西藏直流送電的可靠性。
該工程是實(shí)現(xiàn)“疆電外送”的重要通道，建成后，還將成為甘肅和青海北部河西走廊地區(qū)、新疆哈密地區(qū)風(fēng)電的重要外送通道，粗略計(jì)算，兩項(xiàng)工程均完工后可新增風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模5GW 以上。
3.3 內(nèi)蒙長(zhǎng)城沿線并網(wǎng)規(guī)�？捎^
國(guó)家規(guī)劃的“三縱三橫”的特高壓交流通道的六個(gè)電源點(diǎn)有五個(gè)位于長(zhǎng)城沿線地區(qū)，平均500km 距離規(guī)劃一個(gè)電源點(diǎn)，以每條交流輸電線路8GW 的輸電容量計(jì)算，五個(gè)電源點(diǎn)可傳輸40GW 的電力，風(fēng)電只要占有15GW 的容量即可滿足2020 年前的風(fēng)電發(fā)展需要。隨著特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)的逐漸建設(shè)，內(nèi)蒙中西部、寧夏、陜西、山西和河北的風(fēng)電將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)。
3.4 東北北部和東部近期并網(wǎng)困難
從經(jīng)濟(jì)輸電距離角度考慮，東北北部和東部（含內(nèi)蒙的新安盟、呼倫貝爾）地區(qū)可以建設(shè)超高壓輸電到京津地區(qū)，但更近的華北北部風(fēng)能資源豐富，未規(guī)劃超高壓長(zhǎng)距離輸電，因此只能爭(zhēng)取本地消納，受限于東北地區(qū)工業(yè)規(guī)模有限、用電需求不足和電能富裕的現(xiàn)實(shí)情況，近期內(nèi)并網(wǎng)難度極大，只能等到東北老工業(yè)基地振興或建設(shè)超高壓輸電的那一天。
3.5 青藏高原東部將成為戰(zhàn)略洼地
中國(guó)水電集中區(qū)緊鄰青藏高原東部，水電開發(fā)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，同時(shí)本地區(qū)的水電已經(jīng)成功外送到華中和華東電網(wǎng)，現(xiàn)已建成的四川向家壩至上海的長(zhǎng)達(dá)1907km 的±800kV特高壓直流輸電。
青藏高原東部緊鄰水電集中地區(qū)，可以建設(shè)百萬風(fēng)電基地，大量風(fēng)電和水電聯(lián)合外送，同時(shí)可以完美地解決電網(wǎng)穩(wěn)定和調(diào)峰問題。另外，雅魯藏布江的開發(fā)已經(jīng)提上日程，單靠西藏本地電網(wǎng)的消納無疑是不可行的，必須要建設(shè)長(zhǎng)距離輸電線路，從風(fēng)能資源分布來看，在雅魯藏布江沿岸擇地建設(shè)風(fēng)電基地，和雅魯藏布江的新建水電站聯(lián)合外送。
青藏聯(lián)網(wǎng)工程將實(shí)現(xiàn)西藏電網(wǎng)與西北電網(wǎng)的互聯(lián)（異步），通過依托強(qiáng)大的西北電網(wǎng)，青藏高原上可建設(shè)百萬級(jí)風(fēng)電場(chǎng)。
3.6 南網(wǎng)部分區(qū)域成眼前的風(fēng)電熱土
南方電網(wǎng)所轄區(qū)域是水電富集的地區(qū)，同時(shí)該地區(qū)工礦業(yè)發(fā)達(dá)，是電力負(fù)荷中心，南網(wǎng)地區(qū)的風(fēng)電并網(wǎng)有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其中，云南中北部、廣西北部和沿海地區(qū)、廣東沿海和海南全島都有十分豐富的風(fēng)能資源，但受限于部分地區(qū)的產(chǎn)業(yè)整合和稀缺的土地資源，僅云南和廣西區(qū)域成為風(fēng)電開發(fā)熱土。
3.7 海上風(fēng)電將快速增長(zhǎng)
中國(guó)海岸線約為1800km，5m －25m 水深海域風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)容量約200GW。到2020 年，中國(guó)海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量30GW，主要分布在上海、江蘇、浙江等東部沿海地區(qū)的潮間帶、潮下帶灘涂以及近海、深海區(qū)域，這些區(qū)域風(fēng)速高，靜風(fēng)期少，風(fēng)電機(jī)組等效滿負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)高，具備大力發(fā)展海上風(fēng)電的良好資源條件；且上海、江蘇、浙江等東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)，能源需求量大，電力市場(chǎng)空間廣闊，入網(wǎng)較為方便，海上風(fēng)電經(jīng)過近幾年的探索性發(fā)展已經(jīng)積累了開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，各政府主管部門也將理順管理思路，因此，海上風(fēng)電必將迎來快速增長(zhǎng)的新階段[6]。
4 總結(jié)國(guó)家電網(wǎng)通過加強(qiáng)跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)、構(gòu)建“三華”（華北、華中、華東）特高壓同步電網(wǎng)，將很大程度上提升風(fēng)電并網(wǎng)消納能力。西北電網(wǎng)和新疆電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)工程和西藏電網(wǎng)的異步聯(lián)網(wǎng)工程都將促進(jìn)新疆、甘肅地區(qū)的風(fēng)電發(fā)展，蒙東、蒙西的風(fēng)電也將送至“三華”中心消納，同時(shí)海上風(fēng)電將迎來大規(guī)模的開發(fā)。隨著電網(wǎng)規(guī)劃的逐步建成，風(fēng)電基地發(fā)展的關(guān)鍵性問題將在大多區(qū)域內(nèi)得以解決，中國(guó)風(fēng)電將持續(xù)穩(wěn)步快速發(fā)展，預(yù)計(jì)2020 年，全國(guó)風(fēng)電規(guī)模將超過150GW。
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ARTI1346652954790324.shtml
收稿日期：2013-06-12。
作者簡(jiǎn)介：
郭俊玲（1977-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)轱L(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電開發(fā), 現(xiàn)就職于新天綠色能源股份有限公司。
