最近，央視題為“甘肅千億風(fēng)電基地停擺”的新聞報道播出后，“棄風(fēng)棄光限電”問題一下在社會上引起廣泛關(guān)注。2015年全國風(fēng)電平均利用小時數(shù)1728，平均棄風(fēng)率接近15%，個別地區(qū)超過30%。其中，風(fēng)能資源豐富的甘肅地區(qū)，平均風(fēng)電利用小時數(shù)不及1200小時(如果沒有棄風(fēng)限電，甘肅地區(qū)風(fēng)電可利用小時數(shù)可以達(dá)到2100至2300小時)。
于是乎，針對棄風(fēng)問題形成的原因、責(zé)任認(rèn)定與解決方案，各路神仙紛紛登臺，各執(zhí)一詞，外人聽的更是一頭霧水。本人查找了相關(guān)資料，請教了各路專家，咨詢了知情人士，才算是搞清楚了甘肅省風(fēng)電棄風(fēng)限電的來龍去脈和原因。
在這些爭論中，關(guān)于棄風(fēng)限電的原因，一些專家一直在強調(diào)風(fēng)電的波動性，調(diào)峰能力的缺乏，輸電線路不足等所謂的技術(shù)障礙。不把這些技術(shù)問題厘清，會影響對棄風(fēng)限電問題的正確認(rèn)識和判斷。那我們先談?wù)勥@些技術(shù)問題。
一、風(fēng)電需要的調(diào)峰輔助服務(wù)比想象中的要少很多，所謂調(diào)峰能力不足不構(gòu)成棄風(fēng)限電的根本原因。
什么是調(diào)峰輔助服務(wù)？
電力具有區(qū)別其他一般商品的特殊物理屬性：電以光速傳輸，目前大規(guī)模電能存儲技術(shù)不成熟、不具經(jīng)濟性。就是說發(fā)電、輸電、配電、用電要瞬時完成，所以電力系統(tǒng)運行必須保證實時平衡，即電力的發(fā)電量和用電量時刻保持一致。因此為保持電力實時平衡，電力系統(tǒng)中需要保留一部分旋轉(zhuǎn)備用電源，需要預(yù)留調(diào)頻調(diào)壓資源，預(yù)留重新啟動整個系統(tǒng)的黑啟動資源，以備不時之需。這些為保障電力系統(tǒng)正常運行所提供的資源，就是所謂的輔助服務(wù)。
電力系統(tǒng)實際運行過程中，電力調(diào)度中心根據(jù)次日負(fù)荷預(yù)測曲線、各類電源和電網(wǎng)運行和檢修狀況、電網(wǎng)和電源的運行約束等，制定次日各發(fā)電機組的開停機計劃和出力曲線，以使電力電量在當(dāng)日的每個時間段在供需兩側(cè)保持實時平衡。但是由于影響電力系統(tǒng)運行的因素會出現(xiàn)預(yù)期之外的變化，比如突然的氣溫升高導(dǎo)致空調(diào)用電量的增加，某臺發(fā)電機組因故障意外停機，一個用電企業(yè)臨時性的停工等，都會造成在日前已經(jīng)形成的電力電量平衡計劃安排，在生產(chǎn)運行日內(nèi)出現(xiàn)不平衡的問題，要為這些隨時出現(xiàn)的臨時不平衡進(jìn)行調(diào)整，或者增加、或者減少某些發(fā)電機組的出力，這就是調(diào)峰輔助服務(wù)。這里要強調(diào)的是，只有因為跟日前平衡計劃不一致而導(dǎo)致的機組向上或向下出力才屬于調(diào)峰輔助服務(wù)，不能把發(fā)電機組計劃內(nèi)出力的波動混淆為調(diào)峰輔助服務(wù)。
風(fēng)電具有波動性，但是自從風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)普及以后， 80%-90%的情況下是可以預(yù)測的，所以風(fēng)電不能算是隨機性電源。所謂因風(fēng)電導(dǎo)致的調(diào)峰輔助服務(wù)，應(yīng)該僅僅是預(yù)測誤差部分的電力電量。所以，風(fēng)電需要的調(diào)峰輔助服務(wù)比想象中的要少很多。這一點可以從其他國家的市場經(jīng)歷中得到檢驗。德國的一項研究提供了這方面的數(shù)據(jù)。從2008年到2013年，德國的波動性可再生能源發(fā)電份額從7%上升到了13%，而同期電網(wǎng)的向上的調(diào)頻、調(diào)峰資源需求卻下降了20%，而向下的資源大體保持穩(wěn)定。伴隨著風(fēng)功率預(yù)測水平的提升、電網(wǎng)調(diào)度的進(jìn)一步精細(xì)化、共享的網(wǎng)際備用，風(fēng)電波動性帶來的調(diào)峰需求還會進(jìn)一步下降。
二、討論風(fēng)電對電力系統(tǒng)資源(包括發(fā)電容量和輸電線路容量的等)的占用，必須考慮風(fēng)電發(fā)電的同時率問題。
因為風(fēng)電場地理空間上的分布，所有的風(fēng)電機組并不是同時發(fā)電的，所以風(fēng)電存在一個同時率的問題，一般來說風(fēng)電場幾乎從來不會達(dá)到其額定功率。也就是100萬千瓦的風(fēng)電場，體現(xiàn)在電力系統(tǒng)內(nèi)，并不是100萬千瓦，有95%的概率是運行在30-40萬千瓦的區(qū)間。風(fēng)電場覆蓋范圍越大，同時率越低。甘肅酒泉地區(qū)的同時率大約是60%，也就是說，100萬千瓦的風(fēng)電場，配套的送出工程按照60萬千瓦的輸送能力建設(shè)就可以基本保證全部上網(wǎng)，實際運行的時候，只要系統(tǒng)能提供30-40萬千瓦的負(fù)荷空間，就可以保障90%以上的風(fēng)電順利消納。所以，風(fēng)電正常運行對系統(tǒng)資源的占用會遠(yuǎn)比人們想象的要低的多。
正如歐洲一項關(guān)于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)研究報告給出的結(jié)論：要消納大量風(fēng)電的電力系統(tǒng)的容量是由經(jīng)濟和監(jiān)管條例決定的，而非技術(shù)的或?qū)嶋H的限制條件。提高風(fēng)電電量比例面臨的障礙，不是因為風(fēng)電的不穩(wěn)定性，而是因為既不自由也不公平的電力市場存在的一系列阻礙，再加上新技術(shù)與舊的行為模式和既有利益之間的沖突。到目前為止，公認(rèn)的看法是風(fēng)能可以滿足大型電網(wǎng)電力需求的20%，而不會造成任何嚴(yán)重的技術(shù)或?qū)嶋H問題。電力系統(tǒng)中擁有大量風(fēng)電的西班牙、丹麥和德國等國家的風(fēng)電經(jīng)驗表明，在現(xiàn)有電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電比例是否存在上限的問題是一個經(jīng)濟和監(jiān)管問題，而不是技術(shù)問題。
談清楚了技術(shù)問題，我們開始說說甘肅棄風(fēng)限電到底因何而起。甘肅的風(fēng)電裝機主要是在酒泉地區(qū)。酒泉地區(qū)的風(fēng)電基地是2008年開始規(guī)劃建設(shè)的，雖然頂了千萬千瓦基地的名頭，實際國家能源局只規(guī)劃了380萬千瓦。大家不要小看了380萬千瓦，這在當(dāng)時可是破天荒的數(shù)字，截至到2008年底，全國總的風(fēng)電累積裝機也只有1783萬千瓦。當(dāng)時的380萬千瓦，差不多是中國二十多年累積裝機的四分之一了。據(jù)悉，當(dāng)時圍繞這個項目，各個部門進(jìn)行了多方面的反復(fù)論證，一直到國家電網(wǎng)承諾建設(shè)酒泉接入西北主電網(wǎng)的雙回750千伏線路以后，才算正式落地。750千伏線路的輸電能力是300萬千瓦，一條送電，一條做事故備用，所以酒泉的380萬千瓦風(fēng)電的送出消納應(yīng)該是一點問題都沒有的。當(dāng)時的規(guī)劃，包括輸送線路和消納市場，都是非常明確的。但是到了2010年年底，酒泉這個風(fēng)電基地最終建成的時候，總的裝機規(guī)模達(dá)到了556萬千瓦。我了解到的情況是，這多出來的176萬千瓦，是甘肅省政府在國家能源局規(guī)劃之外，又核準(zhǔn)建設(shè)了35個，每個4.95萬千瓦的風(fēng)電場。(為什么每個風(fēng)電場都是4.95萬千瓦，這個故事大家可以自己去網(wǎng)上搜索一下。)
所以，要通過這條750千伏線路送出的總風(fēng)電裝機容量達(dá)到了556萬千瓦，接近能源局核準(zhǔn)的一倍。還有不幸的是，750千伏線路投運之后，按照國家電網(wǎng)的說法，西北網(wǎng)不夠堅強，因此輸送能力也不能達(dá)到設(shè)想的300萬千瓦，只能長期運行在260萬千瓦左右。即使是在這樣的情況下，參考上文所厘清的技術(shù)概念，只利用酒泉本地的輔助調(diào)節(jié)，這556萬千瓦的風(fēng)電裝機，運行情況還是不錯的，基本上只是在局部時段有少量的棄風(fēng)。
考慮到酒泉地區(qū)的風(fēng)電送出能力已經(jīng)飽和，2011年之后，國家能源局對甘肅省的風(fēng)電核準(zhǔn)計劃，開始有意向酒泉以外的地方引導(dǎo)，包括武威金昌和隴東地區(qū)，鼓勵開發(fā)這些區(qū)域就地消納的分散項目。如果按照這個思路走下去，可能甘肅現(xiàn)在的情況就會不一樣。但是，事與愿違。
酒泉風(fēng)電基地項目建設(shè)的過程中，酒泉地區(qū)引進(jìn)了一批風(fēng)電裝備制造企業(yè)。(關(guān)于資源換產(chǎn)業(yè)，大家也可以上網(wǎng)查一查，這也是我國風(fēng)電發(fā)展史上另一個無可奈何的故事。)酒泉基地556萬千瓦項目投產(chǎn)之后，這些企業(yè)沒有了市場，就準(zhǔn)備撤退了，但是裝備制造企業(yè)是地方的一個大稅源，為了留住這些制造業(yè)，同時增加投資，不管是酒泉還是甘肅省都開始積極的推動酒泉風(fēng)電基地二期建設(shè)，一開始規(guī)劃了800萬千瓦，后來覺得在如何消納的問題上，實在不能自圓其說，就改成兩步走，變成先規(guī)劃建設(shè)300萬千瓦，然后待條件具備再規(guī)劃另外的500萬千瓦。其間中央和地方，是如何博弈的，外人不得而知。最終在酒泉風(fēng)電基地二期項目是否上馬的博弈中，甘肅省勝出。不過在國家能源局的批復(fù)文件上，也明確了規(guī)劃建設(shè)的300萬千瓦，要在西北電網(wǎng)消納。這個批復(fù)里埋下的在西北電網(wǎng)消納的條件，也成為后來誰該承擔(dān)責(zé)任的爭議焦點。所謂的在西北電網(wǎng)消納，國家能源局的期望是，國家電網(wǎng)再建一條酒泉到蘭州的750千伏線路，提高酒泉到西北主網(wǎng)的輸送能力。誰知道2012年國家能源局對酒泉二期項目批復(fù)后，2013年國務(wù)院下放了風(fēng)電項目的核準(zhǔn)權(quán)限，酒泉基地二期300萬千瓦就完全成為甘肅省自己的內(nèi)部事務(wù)。關(guān)于在西北電網(wǎng)消納的要求，以及是不是要建設(shè)新的酒泉到西北主網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線來落實，就無人提起了。我為此還專門去咨詢過一些業(yè)內(nèi)人士，還有各大設(shè)計院，大家都一致認(rèn)為，在整個酒泉二期建設(shè)過程中沒有規(guī)劃建設(shè)任何與西北主電網(wǎng)的聯(lián)結(jié)線，連基本的設(shè)想都沒提過。于是2014年底，酒泉風(fēng)電基地二期第一批300萬千瓦風(fēng)電就在沒有任何輸電通道，沒有任何消納方案的基礎(chǔ)上建成了，而且裝機還遠(yuǎn)不止規(guī)劃的300萬千瓦。
截至到2014年底，酒泉地區(qū)的風(fēng)電裝機接近1000多萬千瓦，全靠一條750千伏線路送出。從此，酒泉的“噩夢”開始了，從2014年底開始，甘肅省棄風(fēng)率猛增，到2015年，幾乎到了一個夸張的程度，大多數(shù)風(fēng)電場本來能發(fā)2000多小時，最終只能發(fā)1200小時。
這就是甘肅風(fēng)電棄風(fēng)限電的前世今生。在這個過程中，如果按照國家能源局的要求，電網(wǎng)企業(yè)為新的300萬千瓦項目建設(shè)到西北主網(wǎng)的線路，哪怕只有一條單回750千伏；同時，西北地區(qū)能夠統(tǒng)籌調(diào)度能力，不再進(jìn)行聯(lián)絡(luò)線考核，避免各家自掃門前雪，甚至以鄰為壑，酒泉地區(qū)的棄風(fēng)也不會至此。
不過話又說回來，即使現(xiàn)在只有這一條750千伏的輸送線路，參考我們最開始厘清的技術(shù)概念，如果各方能遵循可再生能源法，盡最大所能，保證風(fēng)電的優(yōu)先上網(wǎng)，酒泉地區(qū)的風(fēng)電利用小時數(shù)達(dá)到1900小時，應(yīng)該是能做到的。關(guān)鍵是，2015年，甘肅省用電量負(fù)增長，而各類電源項目大量投產(chǎn)，電源嚴(yán)重過剩，再加上甘肅周邊的新疆，陜西，寧夏都是能源大省，自己外送都不夠，根本沒心思消納甘肅的電。然后甘肅的火電廠為了求生存，紛紛開始戴上供熱或者自備電廠的帽子，系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能進(jìn)一步下降。一下導(dǎo)致了接近40%的棄風(fēng)率，風(fēng)電利用小時數(shù)降到了1200。
最后，我想再說說另外一個問題，甘肅的風(fēng)電裝機是太多了嗎？“十二五”規(guī)劃中提出的甘肅省風(fēng)電規(guī)劃并網(wǎng)規(guī)模是1100萬千瓦，當(dāng)時沒考慮甘肅其他地區(qū)，僅僅是說酒泉的裝機，到去年年底，甘肅省風(fēng)電并網(wǎng)1200萬千瓦，扣除隴東等地的并網(wǎng)容量，基本是按照規(guī)劃走的。1200萬千瓦的風(fēng)電，根據(jù)風(fēng)電的運行特性，結(jié)合功率預(yù)測，哪怕系統(tǒng)提供400萬千瓦的運行空間，也足足夠用了，但是在各種電源都在保發(fā)電，連這一點400萬千瓦的空間需求都成了奢望。相比發(fā)達(dá)國家，其用電負(fù)荷在很大程度上都已經(jīng)飽和，甚至以每年1到幾個百分點的速率下降，可是為什么美國5年間風(fēng)光份額從2.5%上升到接近5%、德國更是占到總發(fā)電量的30%，它們的棄風(fēng)程度并沒有隨需求形勢而變化，甚至還有大幅的改善？歸根結(jié)底，問題還是在，當(dāng)電力供應(yīng)能力大于需求的情況下，如何確定發(fā)電優(yōu)先次序。作為已建成的機組，風(fēng)電還是火電來發(fā)，不應(yīng)該是風(fēng)火之間的討價還價，而應(yīng)該基于全社會效益最大化的標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)電幾乎沒有燃料成本，發(fā)一度電就節(jié)省一度電的煤炭，同時還減排了環(huán)境污染物。在我國電力市場尚未建立起來的情況下，給予風(fēng)電合理收益的計劃電量，保證風(fēng)電發(fā)電調(diào)度優(yōu)先權(quán)是可行的辦法。
現(xiàn)在全國風(fēng)電占比最高的蒙西，2015年風(fēng)電也只占全部發(fā)電量的13%(等比列扣除外送部分)。要實現(xiàn)習(xí)總書記提出的2030年非化石能源占一次能源消費比重20%的目標(biāo)，這一比重還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但是在現(xiàn)在三北地區(qū)棄風(fēng)愈演愈烈，今年年初到現(xiàn)在，棄風(fēng)又有所加劇，三北很多地方，由于規(guī)模限制，實際上風(fēng)電幾乎沒有新增，大多數(shù)省份的全社會用電量也只是增速減緩，總的用電量并沒有大幅下降，風(fēng)電裝機容量不變，全社會用電量沒減，棄風(fēng)反而加劇，原因何在呢？
