尹 明王成山葛旭波張義斌
(1. 國網(wǎng)能源研究院 北京 100052 2. 天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 天津 300072)
中德風(fēng)電發(fā)展的比較與分析
尹 明1,2王成山2葛旭波1張義斌1
(1. 國網(wǎng)能源研究院 北京 100052 2. 天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院 天津 300072)
近年來,隨著我國風(fēng)電事業(yè)的迅速發(fā)展,將會在技術(shù)上、管理上遇到各種問題。在客觀認識我國國情基礎(chǔ)上,充分借鑒風(fēng)電發(fā)達國家的成功發(fā)展經(jīng)驗,是解決這些問題的有益途徑。本文分析了中、德兩國風(fēng)電發(fā)展歷程,從風(fēng)電的作用、發(fā)展模式、面臨的問題三方面比較了兩國風(fēng)電發(fā)展的特點,并指出未來我國風(fēng)電事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展,需要風(fēng)電與電力系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)的標準規(guī)范以及完善的政策法規(guī)體系。
風(fēng)力發(fā)電 發(fā)展模式 比較 規(guī)劃 智能電網(wǎng)
近年來,隨著全球能源安全和環(huán)境保護問題的日益突出,風(fēng)電作為技術(shù)成熟、最具規(guī)?;_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源發(fā)電技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展[1]。由于風(fēng)能資源分布、風(fēng)機技術(shù)水平、政策導(dǎo)向和負荷需求的差異,世界各國風(fēng)電發(fā)展呈現(xiàn)出多樣性特點。德國作為世界上風(fēng)電發(fā)展較早、規(guī)模最大、技術(shù)最發(fā)達的國家之一,在風(fēng)電管理、規(guī)劃、建設(shè)和運營等方面,已積累了大量經(jīng)驗。在我國,發(fā)展風(fēng)電已成為應(yīng)對氣候變化,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要舉措。從2005~2008年,風(fēng)電裝機連續(xù) 3年實現(xiàn)翻番式增長[2]。在快速發(fā)展過程中,我國風(fēng)電事業(yè)將會在技術(shù)上、管理上遇到各種各樣的問題。如何避免和解決這些問題就成為了一個十分緊迫的課題。在客觀認識我國國情基礎(chǔ)上,充分借鑒風(fēng)電發(fā)達國家的成功發(fā)展經(jīng)驗,是一條有益的途徑。
本文將我國和德國風(fēng)電進行了深入比較,在分析各自發(fā)展歷程基礎(chǔ)上,從風(fēng)電的作用、發(fā)展模式、面臨的問題三方面比較了兩國風(fēng)電發(fā)展的特點,繼而對我國風(fēng)電發(fā)展提出了相關(guān)建議。
德國政府為了促進風(fēng)電的發(fā)展,制定了一系列相關(guān)法規(guī)、政策。這些法規(guī)政策一方面支持風(fēng)機制造商進行高新技術(shù)研發(fā),降低風(fēng)電投資成本;另一方面在保證風(fēng)電投資者正常投資收益的前提下,調(diào)動其開發(fā)風(fēng)電的積極性。
自20世紀90年代初以來,德國風(fēng)電發(fā)展快速。2000年底,其累計風(fēng)電裝機容量為 609.5萬 kW;2008年新增風(fēng)電裝機172.6萬kW,累計風(fēng)電裝機達到2390.3萬kW,居世界第二位。在2007年以前,德國已多年在風(fēng)電總裝機容量方面位居世界第一。圖1給出了從2004~2008年德國的累積風(fēng)電裝機容量變化情況[3]。
圖1 2004~2008年德國風(fēng)電裝機容量Fig.1 Germany’s wind turbine capacity in 2004~2008
德國風(fēng)電設(shè)備制造水平高,擁有 Enercon、Siemens、Nordex等多家國際知名制造商。在德國可以生產(chǎn) 5MW機組時,我國生產(chǎn)的最大機組只有750kW。目前Enercon生產(chǎn)的6MW E126機組已在Emdon投入運行[4]。
我國風(fēng)力發(fā)電始于20世紀80年代,發(fā)展相對滯后,但起點較高,主要經(jīng)歷了三個重要的發(fā)展階段。
第一階段(1985~1995年,試點階段):利用丹麥、德國、西班牙政府貸款,建設(shè)小型示范項目,如我國的第一個風(fēng)電場—山東榮成馬蘭風(fēng)電場。
第二階段(1995~2003年,探索階段):在第一階段取得的成果基礎(chǔ)上,我國各級政府相繼出臺了各種優(yōu)惠的鼓勵政策。
第三階段(2003年~至今,高速發(fā)展階段):國家發(fā)展和改革委員會通過風(fēng)電特許權(quán)經(jīng)營,下放5萬 kW 以下風(fēng)電項目審批權(quán),制定了國內(nèi)風(fēng)電項目國產(chǎn)化比例不小于70%等優(yōu)惠政策。
2008年底我國風(fēng)電累積裝機達到1221萬kW,位居世界第四。圖2給出了從2004~2008年我國累積風(fēng)電裝機容量變化情況[2]。比較圖1和圖2可知,2004~2008年期間,德國累積風(fēng)電裝機共增長了29.8%(遠低于近十年全球年均31.9%的增長速度),而我國增長了近15倍!這表明,我國風(fēng)電近五年來正處于快速發(fā)展階段,市場增量空間巨大。
我國風(fēng)電機組制造企業(yè)從2004年只有6家,快速發(fā)展到2008年的70家左右,基本掌握了MW級風(fēng)力發(fā)電機組制造技術(shù),但是一些核心技術(shù)和設(shè)備仍要依賴進口。2008年累計市場份額:我國內(nèi)資與合資企業(yè)產(chǎn)品占 61.8%,外資企業(yè)產(chǎn)品占38.2%[5]。
由于中、德兩國在基本國情、資源條件、經(jīng)濟發(fā)展程度等方面存在較大差異,所以各自風(fēng)電發(fā)展特點也不盡相同,主要體現(xiàn)在風(fēng)電所起的作用、發(fā)展模式和面臨的主要問題三方面。
德國作為歐盟成員,其能源政策更強調(diào)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展,采取了限制核電、大火電發(fā)展,鼓勵風(fēng)電、太陽能發(fā)電的政策。圖 3給出了 2008年歐盟27國新增裝機容量情況[6]。德國作為發(fā)達的工業(yè)化國家,經(jīng)濟發(fā)展進入相對穩(wěn)定時期,電力需求趨于飽和,市場增長空間有限。為了確保風(fēng)電等可再生能源發(fā)展,政府為可再生能源發(fā)展提供資金支持和補貼,保障可再生能源發(fā)展所需的市場空間,確保所有用戶都可接入電網(wǎng),并容易獲得可再生、高效、清潔能源等。德國在內(nèi)的歐盟國家已把風(fēng)電作為了未來的主要能源支柱之一。歐洲可再生能源發(fā)展目標指出,2020年可再生能源比例大部分來自風(fēng)能,即由目前的 6.5%提高到 20%[7]。德國 2007年可再生能源發(fā)電量占總電力供應(yīng)的14%,2020年可再生能源將占總能源消費的25%~30%[8]。
我國經(jīng)濟正處于快速發(fā)展階段,電力需求旺盛,裝機增量空間大,預(yù)計我國2020年裝機需求將超過16億kW。然而,我國“多煤、少油、乏氣”的能源資源條件(一次能源消費中煤炭占70%左右,發(fā)電結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電量占80%左右[9]),決定了在今后較長一段時期內(nèi),煤電仍將占據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)的主體地位。隨著我國溫室氣體減排壓力的增加,國家在對已有發(fā)電設(shè)施進行以潔凈化為核心的技術(shù)改造的同時,在新增發(fā)電部分加大了對于風(fēng)電在內(nèi)的可再生能源的開發(fā)利用。風(fēng)電等可再生能源發(fā)電將在改善電源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對氣候變化等方面發(fā)揮日益重要的作用。在2009年9月的聯(lián)合國氣候變化峰會開幕式上,我國鄭重承諾將“大力發(fā)展可再生能源和核能,爭取到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右”[10]。據(jù)估計,2020年我國風(fēng)電裝機規(guī)模將超過 1億 kW。通過采取支持性政策,風(fēng)電等可再生能源發(fā)電將獲得更大的市場發(fā)展空間,成為未來重要的電能來源。
圖3 2008年歐盟新增裝機容量Fig.3 EU’s new power capacity installed in 2008
德國優(yōu)先開發(fā)距離負荷近、可就地平衡的風(fēng)能資源,風(fēng)電場大多分散接入110kV及以下電壓等級的電網(wǎng)(約占風(fēng)電裝機總量的 70%)。其中,超過50MW的風(fēng)電場基本接入110kV、60kV、30kV的電網(wǎng),而容量較小的風(fēng)電場則接入20kV、10kV電網(wǎng),因此,前期建設(shè)的風(fēng)電場大部分是分散接入的。德國《可再生能源法》(Renewable Energy Source Act,EEG)規(guī)定[11],可再生能源可以優(yōu)先接入電網(wǎng),德國的四個輸電運營商必須接收所有可再生能源發(fā)電。德國除聯(lián)邦政府所在地柏林外,其余15個州,尤其是臨海的3個州,陸上風(fēng)能資源利用較充分,繼續(xù)建設(shè)陸上大型風(fēng)電場的可能性很小。在這種情況下,德國通過兩種方法進一步開發(fā)風(fēng)能:一是通過“Repowering”方法[12],將大量早期容量小、效率低的機組更換為容量大、效率高的現(xiàn)代機組;二是大力發(fā)展海上風(fēng)電[13],近年來德國風(fēng)電開發(fā)重點由陸地分散開發(fā)轉(zhuǎn)向海上大規(guī)模開發(fā),如北海和波羅的海上風(fēng)電。據(jù)預(yù)測到2020年,德國陸上和海上風(fēng)電裝機將分別達到4500萬kW和1000萬kW。
我國風(fēng)能資源豐富,主要集中在“三北”地區(qū)(東北、華北和西北,占全國陸上風(fēng)能的 85%)。未來,內(nèi)蒙古、甘肅、河北和新疆等地將建成若干個大型風(fēng)電基地。這些風(fēng)能資源富集區(qū)大多遠離負荷中心分布,具有規(guī)模大、分布集中的特點,并且多處于電網(wǎng)末端,當?shù)仉娋W(wǎng)薄弱,消納能力有限。風(fēng)資源豐富的西部和北部地區(qū),距離負荷集中的華東沿海地區(qū)約1200~2000km,而西北新疆風(fēng)電富集區(qū)距離東部負荷中心有2000~3000km的距離。圖4給出了我國未來大型風(fēng)電基地的分布情況。所以我國大部分風(fēng)能開發(fā)需要采用遠距離、大容量、高電壓傳輸和全國范圍內(nèi)資源優(yōu)化配置的發(fā)展模式。
圖4 我國未來風(fēng)電基地分布Fig.4 Distribution of future wind bases in China
德國風(fēng)電發(fā)展面臨的主要問題是改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高風(fēng)能開發(fā)利用效率的問題。在電源結(jié)構(gòu)方面,德國具有大量的水力、生物質(zhì)能、天然氣、燃油和抽水蓄能等適于調(diào)峰的靈活電源。另外在風(fēng)電大發(fā)時,德國可將多余風(fēng)電在UCTE電網(wǎng)實現(xiàn)跨國境轉(zhuǎn)移。圖5給出了德國風(fēng)電大發(fā)時,風(fēng)電在UCTE內(nèi)部轉(zhuǎn)移情況??梢姡聡碾娫唇Y(jié)構(gòu)和電網(wǎng)互聯(lián)情況適應(yīng)風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展。但是在德國本身電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面,目前風(fēng)電的接入已導(dǎo)致部分110kV線路過載。隨著距離負荷較近的優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源開發(fā)殆盡,德國風(fēng)能資源開發(fā)也有遠離南部負荷中心的趨勢,未來風(fēng)電發(fā)展將通過220kV和380kV等更高電壓線路輸送,需要全國堅強電網(wǎng)的支持。2005年由德國能源署 dena主持開展了未來風(fēng)電并網(wǎng)的相關(guān)規(guī)劃研究(dena Grid Study Ⅰ和dena Grid Study Ⅱ)[14],包括對現(xiàn)有架空線的升級、建設(shè)新的超高壓線、采取控制潮流的措施及提供無功功率補償?shù)确矫娴难芯?。此外,dena繼續(xù)推進研究和開發(fā)海上風(fēng)力及其輸送技術(shù),為將來風(fēng)電發(fā)展做好技術(shù)儲備。
在我國,風(fēng)電發(fā)展面臨的主要問題是電源結(jié)構(gòu)單一造成的調(diào)峰問題和風(fēng)電遠距離、大容量輸送帶來的經(jīng)濟性問題。首先,由于風(fēng)電具有間歇性、隨機性的特點,大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)會明顯增大電網(wǎng)運行控制難度和安全穩(wěn)定運行風(fēng)險,影響電力系統(tǒng)保持供需平衡的能力[15-18]。特別是,我國以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)中,缺少快速響應(yīng)的靈活調(diào)節(jié)電源,調(diào)峰問題突出,成為電網(wǎng)接納風(fēng)電的主要限制之一。其次,由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)低(據(jù)統(tǒng)計,2007年我國主要風(fēng)電省份風(fēng)電場的年利用小時數(shù)僅1787h[19]),大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)利用的經(jīng)濟性問題突出。在我國,大量的風(fēng)電需要通過特高壓輸電實現(xiàn)遠距離、大容量輸送,輸送通道建設(shè)成本高,并且還將開展配套的電網(wǎng)改、擴建工程。然而建設(shè)使用風(fēng)電專用通道經(jīng)濟性差。同時,在系統(tǒng)運行過程中,煤電等其他電源還需要承擔(dān)更多的調(diào)頻、調(diào)峰、電壓/無功調(diào)節(jié)等功能,造成電力系統(tǒng)運行成本增加。
由于我國風(fēng)電事業(yè)起步晚、發(fā)展快、成熟期短,核心技術(shù)未完全掌握,相關(guān)法規(guī)政策不完善,所以風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)勢必會產(chǎn)生一些值得關(guān)注的問題。結(jié)合我國國情和風(fēng)電發(fā)展的特點,德國風(fēng)電發(fā)展的經(jīng)驗給我國的風(fēng)電發(fā)展帶來以下啟示。
德國非常重視風(fēng)電與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃問題。德國能源署(dena)開展了“電網(wǎng)研究Ⅰ、Ⅱ”(dena Grid StudyⅠ、Ⅱ):針對2015年和2020年及以后風(fēng)電等可再生能源的發(fā)展規(guī)劃分兩期對電網(wǎng)的適應(yīng)性和建設(shè)改造進行了系統(tǒng)研究,組織輸電運營商及專家對輸電資產(chǎn)的優(yōu)化利用和電網(wǎng)長期規(guī)劃進行專題研究。第一階段成果dena Grid Study Ⅰ已于2005年3月出版,現(xiàn)正在進行第二階段dena Grid StudyⅡ的研究。dena Grid Study Ⅰ研究2015年前德國電網(wǎng)為接納更多風(fēng)電所采取的擴展升級問題,提出新建850km長的380kV輸電線路,改造220kV的輸電線路,以及采用 FACTS技術(shù)中的移相器等措施。dena Grid Study Ⅱ著眼于2020年及以后,隨著海上風(fēng)電、分布式發(fā)電(光伏發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等)技術(shù)的商業(yè)化,在考慮能源效率目標的情況下,對電網(wǎng)進行擴展升級,如采用高壓直流輸電、新建線路、動態(tài)載荷和儲能技術(shù)等。該項研究重點解決風(fēng)電大發(fā)展情況下電網(wǎng)的中、長期規(guī)劃和風(fēng)電并網(wǎng)影響的應(yīng)對措施等。
反觀我國,風(fēng)電發(fā)展偏重以資源定規(guī)劃,在鼓勵大規(guī)模風(fēng)電開發(fā)的同時,對其送出和消納問題重視不夠。因此,我國應(yīng)加強風(fēng)電等可再生能源發(fā)電與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和有序開發(fā),突出堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的引領(lǐng)作用。堅強智能電網(wǎng)是包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等各個環(huán)節(jié)和各電壓等級的有機整體,具有堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和靈活的運行方式[10,20]。堅強智能電網(wǎng)能夠顯著提高我國電網(wǎng)對風(fēng)電等間歇性能源接入的適應(yīng)性以及運行控制的靈活性、安全穩(wěn)定的可控性,增強電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風(fēng)險能力。一是將風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃與其他電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào),強調(diào)因地制宜、統(tǒng)籌兼顧、合理布局、有序發(fā)展的原則,加快跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè),擴大風(fēng)電消納范圍。二是優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)和布局,科學(xué)配置常規(guī)電源,合理規(guī)劃建設(shè)抽水蓄能電站等調(diào)峰電源建設(shè),解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)引起的調(diào)峰問題。三是合理安排風(fēng)電開發(fā)建設(shè)時序,避免風(fēng)電項目的無序開發(fā),實現(xiàn)風(fēng)電的科學(xué)有序發(fā)展。四是加強風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)研究,特別是針對與我國風(fēng)電發(fā)展模式緊密相關(guān)的技術(shù),例如風(fēng)電與火電、水電等“打捆”送出技術(shù)研究,常規(guī)電源的深度調(diào)峰技術(shù),風(fēng)功率預(yù)測技術(shù),適用于風(fēng)電輸送的新型輸電技術(shù)(如 VSC-HVDC[21-22]等),以及考慮風(fēng)電的電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)、安全穩(wěn)定控制技術(shù)等。
縱覽德國風(fēng)電發(fā)展,科學(xué)的技術(shù)標準和檢測認證制度提供了重要支撐作用。
首先,德國針對大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)制定了一系列的技術(shù)標準和規(guī)范,并且德國技術(shù)規(guī)范的要求高于國際電工委員會(IEC)標準。2008年德國頒布的《可再生能源法》規(guī)定,所有新裝風(fēng)電機組都應(yīng)滿足風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則的規(guī)定,包括低壓穿越能力、功率控制能力等。我國當前采用的風(fēng)電場接入技術(shù)標準(GB/Z 1996~2005)主要針對小型風(fēng)電場接入電網(wǎng)制定的,且并不是強制性標準[23],在很多方面都不能滿足風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)的要求。例如,我國技術(shù)標準未對風(fēng)電場的低壓穿越能力做出規(guī)定,運行頻率、無功功率、有功功率控制等要求偏低[24]。所以我國應(yīng)盡快修訂和出臺科學(xué)合理的、具有強制性的技術(shù)標準和管理規(guī)定,并應(yīng)嚴格執(zhí)行。
其次,德國建立了完善的風(fēng)電發(fā)電并網(wǎng)檢測認證制度,對風(fēng)電有明確的入網(wǎng)檢測和認證規(guī)定,包括風(fēng)電機組的入網(wǎng)檢測和大型風(fēng)電場的并網(wǎng)運行檢測評價等。以此保證風(fēng)電機組性能和風(fēng)電場運行特性滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求,提高電網(wǎng)運行的可靠性和安全性。德國風(fēng)能研究所DEWI是國際認可的檢測和認證機構(gòu)[25]。檢測認證的內(nèi)容包括風(fēng)電機組特性檢測、并網(wǎng)檢測和風(fēng)電場并網(wǎng)測試三部分。下表列出了具體檢測項目。而我國風(fēng)電發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)檢測和認證環(huán)節(jié)缺失,新產(chǎn)品未經(jīng)嚴格論證、檢測、試運就大規(guī)模投入商業(yè)化批量生產(chǎn),風(fēng)機本身質(zhì)量難以得到保證,并可能會對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來隱患。建議加快建設(shè)國家風(fēng)電研究檢測中心,嚴格并網(wǎng)檢測認證制度。
表 德國DEWI風(fēng)電檢測內(nèi)容Tab. Test items by DEWI of Germany
德國注重風(fēng)電政策法規(guī)的導(dǎo)向作用,并根據(jù)發(fā)展實際,適時調(diào)整。在風(fēng)電發(fā)展初期,德國就著手制定了相關(guān)法規(guī)體系。在風(fēng)電發(fā)展到一定規(guī)模后,根據(jù)風(fēng)電技術(shù)水平、電網(wǎng)規(guī)劃和運行等情況,及時進行風(fēng)電評估,對相關(guān)政策法規(guī)進行修訂,并強調(diào)其強制性,以通過嚴格的政策要求、電網(wǎng)規(guī)劃、檢測認證、標準制訂促進風(fēng)電技術(shù)進步。1991年,德國出臺《可再生能源購電法》(feed-in law),強制要求公用電力公司收購可再生能源電力;2000年,《可再生能源法》代替《可再生能源購電法》,規(guī)定可再生能源可以優(yōu)先接入電網(wǎng);2009年實施的《可再生能源法修正案》,對收購電價和風(fēng)機技術(shù)要求進行了修改。例如,該法案要求新風(fēng)電機組必須滿足輸電導(dǎo)則和中壓電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求;已經(jīng)并網(wǎng)運行且不能滿足新并網(wǎng)導(dǎo)則要求的老舊機組,限期進行改造。在電價上,針對新機組和老舊改造機組分別制定了補貼政策,支持鼓勵老舊機組技術(shù)改造以滿足并網(wǎng)導(dǎo)則要求。
隨著我國大規(guī)模風(fēng)電的快速發(fā)展,其在電力系統(tǒng)中所處地位正發(fā)生著重大變化。相關(guān)政策法規(guī)也應(yīng)隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,適時進行相應(yīng)調(diào)整,充分發(fā)揮法規(guī)體系的導(dǎo)向作用。通過法規(guī)體系的不斷完善和技術(shù)的不斷進步,促進風(fēng)電機組和風(fēng)電場技術(shù)性能達到或接近常規(guī)機組和常規(guī)電源的性能,推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和整個電力系統(tǒng)的健康、協(xié)調(diào)發(fā)展,保證能源戰(zhàn)略的有效實施。一是從法律層面強化國家規(guī)劃對地方規(guī)劃的指導(dǎo)調(diào)控作用,強調(diào)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃必須要與電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃相統(tǒng)籌。二是完善風(fēng)電“全額收購”政策。在保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行條件下,對風(fēng)電執(zhí)行全額收購,在必要條件下,應(yīng)允許風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻。如德國的輸電系統(tǒng)運營商E.on公司提出的發(fā)電管理規(guī)定中,允許臨時降低風(fēng)電機組出力,必要時風(fēng)電應(yīng)參與系統(tǒng)調(diào)峰[26]。三是兼顧利益相關(guān)方的合法權(quán)益。隨著風(fēng)電的大量開發(fā),政策制定者也應(yīng)關(guān)注風(fēng)電對電網(wǎng)建設(shè)運行成本、對其他能源發(fā)電的效率和效益的影響等問題。
本文在比較了中、德兩國風(fēng)電發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,從風(fēng)電所起的作用、發(fā)展模式和面臨的主要問題三方面深入對比了兩國之間風(fēng)電發(fā)展特點。未來我國風(fēng)電事業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展,需要以風(fēng)電與電力系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃作前提,需要以科學(xué)的標準規(guī)范作支撐,還需要以完善的政策法規(guī)體系作保障。結(jié)合我國的能源資源分布和消費的基本國情,正確認識我國風(fēng)電開發(fā)的特點,充分借鑒國外風(fēng)電發(fā)達國家的經(jīng)驗,對于實現(xiàn)我國風(fēng)電的科學(xué)、有序、持續(xù)、健康發(fā)展,將是十分有益的。
[1] World Wind Energy Association. 120 Gigawatt of wind turbines globally contribute to secure electricity generation [EB/OL]. http//www.wwindea.org/home/ index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=223.
[2] 中國風(fēng)能協(xié)會. Global installed wind power capacity (MW)-regional distribution [EB/OL]. http://cwea.org. cn/upload/2009020301.pdf.
[3] World Wind Energy Association. World wind energy report 2008 [EB/OL]. http://www.wwindea.org/home/ images/stories/worldwindenergyreport2008_s.pdf
[4] http://www.newlaunches.com/archives/enercon_e126_ worlds_largest_wind_turbine.php.
[5] 施鵬飛. 2008年中國風(fēng)電裝機容量統(tǒng)計[EB/OL]. http://www.cwea.org.cn/upload/20090305.pdf.
[6] The European Wind Energy Association. Wind energy statistics [EB/OL]. http://www.ewec2009.info/ fileadmin/ ewec2009_files/documents/Media_room/EWEA_FS_ Statistics_FINAL_lr.pdf.
[7] 黃棟, 李懷霞, 張振. 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)全球態(tài)勢與政府政策[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2009, 25(2): 46-49. Huang Dong, Li Huaixia, Zhang Zhen. Wind industry: global situation and government policies[J]. Power System and Clean Energy, 2009, 25(2): 46-49.
[8] German Energy Agency (dena).Application and development of renewable energies [EB/OL]. http: //www. dena.de/en/topics/renewable-energies/.
[9] 劉振亞. 建設(shè)堅強智能電網(wǎng)支撐又好又快發(fā)展[N].人民日報, 2009-09-09(7).
[10] http://news.xinhuanet.com/world/2009-09/23/content_ 12098887.htm.
[11] Act revising the registration on Renewable Energy Sources in the electricity sector and amending related provisions of 2008 [EB/OL]. http://www.erneuerbareenergien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/eeg_ 2009_en.pdf.
[12] German WindEnergy Association (BWE). http://www. wind- energie.de/en/topics/repowering/.
[13] German WindEnergy Association (BWE). http://www. wind-energie.de/en/wind-energy-in-germany/.
[14] German Energy Agency (dena). Planning of the Grid Integration of Wind Energy in Germany Onshore and Offshore up to the Year 2020 (dena Grid study) [EB/OL]. http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/ Download/Dokumente/Projekte/ESD/netzstudie1/den a-grid_study_summary.pdf.
[15] 孫元章, 吳俊, 李國杰. 風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2007,31(20): 55-62. Sun Yuanzhang, Wu Jun, Li Guojie. Influence research of wind power generation on power system[J]. Power System Technology, 2007, 31(20): 55-62.
[16] 李峰, 陸一川. 大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響[J]. 中國電力, 2006, 39(11): 80-84. Li Feng, Lu Yichuan. Influences of large-scale wind energy converters on transmission systems[J]. Electric Power, 2006, 39(11): 80-84.
[17] 關(guān)宏亮, 趙海祥, 王偉勝,等. 風(fēng)電機組低電壓穿越功能及其應(yīng)用[J]. 電工技術(shù)學(xué)報,2007, 22(10): 173-177. Guan Hongliang, Zhao Haixiang, Wang Weisheng, et al. LVRT capability of wind turbine generator and its application[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2007, 22(10): 173-177.
[18] 袁小明. 長線路弱電網(wǎng)情況下大型風(fēng)電場的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2007, 22(7): 29-36. Yuan Xiaoming. Integrating large wind farms into weak power grids with long transmission line[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2007, 22(7): 29-36.
[19] 李俊峰, 高虎, 王仲穎, 等. 2008中國風(fēng)電發(fā)展報告[M]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.
[20] 韓豐, 尹明, 李雋, 等. 我國智能電網(wǎng)發(fā)展相關(guān)問題探討[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(15): 47-53. Han Feng, Yin Ming, Li Jun, et al. Discussions on related issues of smart grid development in China[J]. Power System Technology, 2009, 33(15): 47-53.
[21] 魏曉光, 湯廣福, 魏曉云,等. VSC-HVDC控制器抑制風(fēng)電場電壓波動的研究[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2007, 22(4): 150-156. Wei Xiaoguang, Tang Guangfu, Wei Xiaoyun, et al. Study of VSC-HVDC controller to mitigate voltage fluctuation caused by wind farm integration[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2007, 22(4): 150-156.
[22] 尹明, 李庚銀, 要立榮, 等. 風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)的簡化輸入輸出線性化控制策略研究[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2008, 23(9): 125-131.Yin Ming, Li Gengyin, Yao Lirong, et al. Simplified input-output linearization control for wind farm interconnection [J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2008, 23(9): 125-131.
[23] GB/Z19963 2005. 風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[S]. 北京: 中國標準出版社, 2006.
[24] 王偉勝, 范高峰, 趙海翔. 風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定比較及其綜合控制系統(tǒng)初探[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(18): 73-77. Wang Weisheng, Fan Gaofeng, Zhao Haixiang. Comparison of technical regulations for connecting wind farm to power grid and preliminary research on its integrated control system [J]. Power System Technology, 2007, 31(18): 73-77.
[25] Deutsches Windenergie Institut. http://www.dewi. de/dewi/index.php?id=6
[26] E on Netz Gmbh. Grid code, high and extra high voltage [M]. Germany, 2003.
Comparison and Analysis of Wind Power Development Between China and Germany
Yin Ming1,2Wang Chengshan2Ge Xubo1Zhang Yibin1
(1. State Grid Energy Research Institute Beijing 100052 China 2. Tianjin University Tianjin 300072 China)
China’s wind power industry develops rapidly in recent years. Probably, some problems, either technological or managerial, will emerge. One approach to coping with the problems is to resort to the successful experiences of the advanced-in-wind-industry countries based on understanding of China’s basic conditions. The paper analyzes the developing history of China and Germany in wind power industry and compares the characteristics of wind power industry in terms of function, development mode and the problems faced. Finally, the paper points out that the healthy sustainable development of China’s future wind power industry needs unified planning for both wind power and grids, scientific technical standards and grid codes, and complete policy systems.
Wind power generation, development mode, comparison, planning, smart grid
TM715
尹 明 男,1974年生,博士,副教授,研究方向包括電力系統(tǒng)規(guī)劃、風(fēng)力發(fā)電、智能電網(wǎng)等。
2009-10-15 改稿日期 2010-03-09
王成山 男,1962年生,博士,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向包括電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性等。