吳敬儒，王建生，何百磊

（國家開發(fā)銀行，北京 100032）

0 引言

由于技術上成熟、經(jīng)濟上可行，且資源豐富，風電成為目前除水電外應用最廣泛的可再生能源。截至2012年年底，全球風電裝機容量約280GW，當年新增裝機量約40GW，繼續(xù)保持較快增長[1]。我國風電累計吊裝容量75.32GW，其中并網(wǎng)容量60.83GW，發(fā)電量100.4TWh，是全球風電裝機容量最多的國家[2-3]。但2012年新增吊裝容量12.96GW，低于2011年17.63GW的水平，連續(xù)第二年下降。風電發(fā)展放緩主要是受電網(wǎng)消納能力不足“限電棄風”的影響，風電利用小時數(shù)持續(xù)下降，已從2011年1920h下降到2012年的1890h，棄風電量從10TWh增加到20TWh[4]，約占20%，主要發(fā)生在東北和西北電網(wǎng)，風電利用小時數(shù)蒙東僅為1499h，吉林為1420h，甘肅1645h，青海1475h。

1 跨區(qū)域長距離輸送風電的益處

我國風能資源豐富，陸上風能資源可開發(fā)容量2378GW，海上為200GW[5]，但資源分布不均，北方占80%，用電發(fā)達的東、中部地區(qū)較少?！笆濉币?guī)劃建設蒙東、吉林、黑龍江、蒙西、河北、甘肅、新疆、山東、江蘇九大風電基地，新增容量約55GW，其中蒙東、蒙西、甘肅、新疆因當?shù)仉娋W(wǎng)用電少，風電消納能力小，必須發(fā)展跨區(qū)長距離外送。建設蒙東至華東（容量10GW）、酒泉至華中（容量8GW）兩項主要輸送風電的特高壓直流輸電工程是促進蒙東、吉林、酒泉風電基地發(fā)展的重要措施，可新增風電發(fā)電量57.6TWh，風電裝機容量28.8GW，可節(jié)省化石能源1840萬噸標煤（原煤2580萬噸或天然氣115億立方米），減少污染。拉動投資3418億元人民幣，擴大內(nèi)需，增加就業(yè)，增強自生能力，促進經(jīng)濟發(fā)展。

此外，正在建設的哈密至鄭州±800kV容量8GW的特高壓直流輸電工程輸送風電比例需盡快明確落實，促進新疆風電發(fā)展，取得長距離輸送風電的寶貴經(jīng)驗。蒙西風電也需及早研究確定向外送電規(guī)劃及輸電項目，并組織實施。

目前存在問題是議論多行動少，如何送、送到哪里尚無明確具體的輸電方案，已影響風電發(fā)展，急需采取有力措施解決。近兩年，我國有關建設特高壓輸送風電工程的工作也在不斷推進[6]。

2 遠距輸風電只宜輸送經(jīng)濟可用容量

風電具有隨機、不穩(wěn)定的特性，發(fā)電出力隨風能大小變動很大，不能根據(jù)用電需要發(fā)電，電網(wǎng)消納困難。風電利用小時較低，一般只有2000h－2500h左右，全額輸送經(jīng)濟性差，質量不高。研究證明，風電出力在50%以上容量的發(fā)電概率不高，電量不多，僅占10%左右。因此，可以考慮合理棄風，而將占風電裝機容量50%左右的容量稱為經(jīng)濟可用容量，以提高輸送風電的電量、質量、經(jīng)濟性、運行安全可靠性。與全額輸送風電比較，輸送經(jīng)濟可用容量：1）輸送風電裝機容量可增加一倍，電量增加80%左右；2）輸電利用小時由2200h提高到4000h，和目前輸送水電的線路相近，輸電成本降低80%；3）減少了風電變動幅度，提高了風電質量，有利于電網(wǎng)消納及安全運行，減輕了對其他電源的調(diào)節(jié)要求。

風電基地發(fā)電出力特性曲線及利用經(jīng)濟可用容量時利用電量與棄風電量示意圖如圖1。

3 蒙東－華東、酒泉－華中兩項直流輸電工程概況及技術經(jīng)濟可行性分析

3.1 蒙東-華東直流輸電工程

蒙東風能資源十分豐富，建設條件良好，但當?shù)赜秒娸^少，大規(guī)模開發(fā)必須規(guī)劃外送。附近東北電網(wǎng)風能資源也很豐富，目前已自給有余，部分也需外送。華北電網(wǎng)風電也自給有余。

華東電網(wǎng)覆蓋區(qū)域經(jīng)濟發(fā)達，用電量大。2012年華東電網(wǎng)發(fā)電裝機容量233.56GW，發(fā)電量1153.7TWh，用電量1208.5TWh，從區(qū)外輸入電量54.8TWh，風電裝機容量4.05GW，發(fā)電量8.2TWh，僅占裝機容量1.7%，用電量0.68%，消納風電的能力和市場都很大。而華東電網(wǎng)陸上風能資源不多，建設條件一般；海上風能資源豐富，開發(fā)難度較大，利用海域各方協(xié)調(diào)困難，且投資和發(fā)電成本均較陸上風電貴一倍多，目前已投標項目進展不快。預計2020年前華東電網(wǎng)新增風電裝機容量不會超過20GW，有較大的市場空間接納蒙東及吉林富裕風電電力。

蒙東－華東直流輸電工程初步設想發(fā)端在內(nèi)蒙古通遼地區(qū)，受端在浙北、全長約1800km，電壓±800kV、容量10GW（其中風電經(jīng)濟可用容量8GW，火電2GW），年輸電量42TWh（其中風電32TWh，火電10TWh）；相應在蒙東及吉林地區(qū)建設風電裝機16GW，火電2GW，為提高供電質量在華東地區(qū)建設抽水蓄能電站3GW。總投資約需1960億元（其中風電1280億元，火電80億元，抽水蓄能電站150億元，直流輸電工程300億元，配套交流輸電工程及其他約150億元）。上網(wǎng)電價按每千瓦時0.55元（包括棄風補償）計，至華東落地電價約每千瓦時0.7元，與當?shù)仃懙仫L電上網(wǎng)電價相近，低于海上風電上網(wǎng)電價（約每千瓦時1元左右），也低于華東電網(wǎng)今后發(fā)展的天然氣發(fā)電當氣價每立方米3元的上網(wǎng)電價（每千瓦時0.842元）。風電電量32TWh，可節(jié)省1024萬噸標煤，如按替代天然氣發(fā)電可少用天然氣約64億立方米，相應減少二氧化碳排放約1400萬噸，改善華東地區(qū)環(huán)境質量，在經(jīng)濟上是可行的，環(huán)保上是十分有利的。

圖1 風電基地發(fā)電出力特性曲線及利用經(jīng)濟可用容量時利用電量與棄風電量示意圖

在電網(wǎng)安全運行上，輸入和當?shù)仫L電合計發(fā)電量約70TWh左右，不超過用電量的4%，小于德國風電占比11%的水平，且輸送風電經(jīng)濟可用容量可提高風電質量，在華東加裝3GW抽水蓄能電站配合風電調(diào)節(jié)，在電網(wǎng)安全運行及供電質量上是有保證的。此外輸送2GW火電主要是為保證直流輸電工程輸電量不小于10%的技術要求，保障輸電安全；也可增加供應華東10TWh電量，減少華東火電發(fā)電量。

3.2 酒泉-華中直流輸電工程

甘肅酒泉地區(qū)風能資源豐富，規(guī)劃風電裝機40GW以上，2012年甘肅發(fā)電裝機容量29.16GW，發(fā)電量110.7TWh，用電量99.5TWh，其中風電裝機容量5.97GW，發(fā)電量9.4TWh，年利用小時僅1645h，棄風少發(fā)現(xiàn)象嚴重。今后規(guī)劃新增風電裝機容量，將主要依靠向外輸電。

華中電網(wǎng)東四?。ê幽?、湖北、湖南、江西）處于中部崛起地區(qū)，經(jīng)濟和用電發(fā)展較快，2012年發(fā)電裝機容量167.82GW，發(fā)電量681.6TWh，用電量646.9TWh，輸出電量34.7TWh，主要是三峽水電站豐水期水電，風電裝機容量0.71GW，發(fā)電量1.1TWh，只占用電量0.16%，消納風電市場潛力很大。地區(qū)風電資源較少，開發(fā)條件較差，發(fā)展不快，預測2020年風電裝機將達8GW－10GW左右，電量16TWh－20TWh左右，按用電量年均增長6.5%測算，2020年用電量將達1070TWh，風電占比不到2%，具備消納西北酒泉、哈密兩大風電基地外送風電的良好條件。正在建設的哈密至鄭州±800kV、容量8GW的特高壓直流輸電工程將輸送部分風電，風電與火電比例待定，若按風電占比50%－70%計算，約可輸送風電電量約16TWh－22TWh，（相應風電裝機容量8GW－11.2GW），合計約32TWh－42TWh，僅占3%－4%，還有消納酒泉基地外送風電的能力。

圖2 專家建議風電外送通道示意圖

酒泉至華中±800kV容量8GW特高壓直流輸電工程，初步設想發(fā)端在酒泉市西部風電集中地區(qū)，受端在湖南長沙附近，全長約2000km，輸送風電經(jīng)濟可用容量6.4GW（相應風電裝機容量12.8GW），火電1.6GW；年輸電量33.6TWh，其中風電25.6TWh，火電8TWh。因湖北、湖南水電比重大，調(diào)節(jié)性能較好，應優(yōu)先利用水電調(diào)節(jié)風電的不均衡性，若有必要也可考慮建設部分抽水蓄能電站。2020年華中東四省共利用風電約57.6TWh －67.6Wh，占用電量5.4%－6.3%左右，電網(wǎng)是可以消納的。

初步測算工程約需總投資1468億元，其中風電12.8GW，投資1024億元；火電1.6GW，投資64億元；直流輸電工程約需投資260億元，配套交流輸電工程及其他120億元。

風電落地電價約每千瓦時0.7元（其中輸電成本每千瓦時0.15元），與當?shù)匦陆L電上網(wǎng)電價相近，低于天然氣發(fā)電，高于燃煤火電。

減少化石能源消耗約820萬噸標煤及相應污染物排放，改善環(huán)境質量，作用顯著。

華中東四省能源資源不豐富，煤炭產(chǎn)量2012年已近峰值，今后將下降，水電已基本開發(fā)利用，今后新增容量很少；核電建設何時起步尚待明確，至2020年新增用電420TWh，如何解決？除四川還能增送少量豐水期季節(jié)性水電外，主要靠火電（煤電及氣電）、風電太陽能發(fā)電解決，加大接受西北風電電能，是解決用電增長需求的重要戰(zhàn)略措施之一。

以上兩項直流輸電工程輸電容量共18GW，電量75.6TWh，其中風電57.6TWh，相應需新增風電裝機容量28.8GW，可替代化石能源1810萬噸標煤（原煤2580萬噸或天然氣116億立方米），節(jié)能減排環(huán)境效益顯著，且充分利用國內(nèi)可再生能源，不增加消耗礦物能源，可提高能源自給率和能源安全。增加就業(yè)，有利于經(jīng)濟可持續(xù)升級發(fā)展。兩項工程總投資3418億元及投產(chǎn)后的發(fā)電用電效益，可拉動內(nèi)需GDP增速，其中風電投資1920億元，主要用于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，投產(chǎn)后可增加稅收和綜合經(jīng)濟效益，有利于當?shù)亟?jīng)濟跨越式發(fā)展，趕上發(fā)達地區(qū)水平。

長距離大容量輸送風電在世界上屬首創(chuàng)，但沒有技術上不可克服的難題，經(jīng)濟上可行，可增加非化石能源供應比重，減少中、東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)火電對環(huán)境的污染。建議國家主管部門將其列入“十二五”電力規(guī)劃，并盡早開工建設。

4 建議

上述兩項直流輸電工程是巨大的系統(tǒng)工程，建設項目多，牽涉面廣，參建公司多，投資大、效益好，經(jīng)營管理難度大、技術上世界首創(chuàng)。需有關各級政府主管部門、各公司統(tǒng)一認識，大力支持用改革辦法組織建設經(jīng)營管理，才能完成。為此建議：

（1）國家發(fā)改委、能源局盡早委托電力工程規(guī)劃設計咨詢工程公司對蒙東－華東、酒泉－華中兩項輸送風電為主的特高壓直流輸電工程作可行性研究，對建設的必要性、可行性，輸電容量，電壓等級，兩端換流站地址，輸送風電和火電比例，風電規(guī)劃、配套火電及抽水蓄能電站規(guī)劃和接入方案，受端配套電源和智能電網(wǎng)建設，電網(wǎng)調(diào)度運行方式等進行深入細致的研究分析，提出可行性研究報告。如可行，列入“十二五”規(guī)劃，盡快明確項目法人組織實施。

攝影：李永利

據(jù)了解哈密至鄭州直流工程輸送風電容量初步定為3GW，小了一些，以后可根據(jù)實際運行情況逐步提高至合適比例。并認真總結經(jīng)驗教訓，供今后建設、運營參考。

（2）提高對發(fā)展風電重要性認識，明確各省市各電網(wǎng)利用風電配額。

從資源、環(huán)保及長遠可持續(xù)發(fā)展看，風電將是今后發(fā)電電源的重要組成部分，發(fā)電量將超過水電，可減少新增火電，是解決新增用電、節(jié)能減排的重要戰(zhàn)略措施，根據(jù)我國資源特點，風電發(fā)展采用優(yōu)先就地開發(fā)利用和建設大型風電基地向外送電相結合的方針，因此各省市有關部門、各發(fā)電公司、各級電網(wǎng)公司要提高對發(fā)展風電重要性的認識，做好風電發(fā)展規(guī)劃，在風電資源少的地區(qū)要接受區(qū)外送入的風電。國家要明確各省市各電網(wǎng)利用風電的配額，并采取優(yōu)惠政策鼓勵風電發(fā)展。

攝影：夏偉雄

（3）加強跨區(qū)大容量長距離輸送風電的科研工作。

跨區(qū)大容量長距離輸送風電是一項創(chuàng)新工作，國內(nèi)外無成熟經(jīng)驗，風電的隨機性不穩(wěn)定性增加了電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行困難，需其他電源協(xié)調(diào)配合運行。要研究各大風電基地發(fā)電特性，風電在電網(wǎng)中的地位和作用，如何根據(jù)用電增長需要優(yōu)化的配置建設其他電源；風電利用小時低，如何確定長距離輸送風電合理棄風的經(jīng)濟可用容量；研究不同比例風電對電網(wǎng)安全運行影響，發(fā)展智能電網(wǎng)提高電網(wǎng)消納風電能力保障安全經(jīng)濟運行，電網(wǎng)調(diào)度運行管理方式等都需結合我國風電發(fā)展實際大力加強有關科研工作。當前要著重研究解決哈密至鄭州、蒙東至華東、酒泉至華中、蒙西風電外送的重大科技問題。并著眼長遠開展有關風電發(fā)展規(guī)劃（2020年200GW，2050年約800GW）中的重大課題進行前瞻性研究工作。

[1] 中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會.2012年風電裝機容量統(tǒng)計[R].北京：中國可再生能源學會，2012.

[2] 全球風能理事會.全球風電市場發(fā)展報告2012[J].風能 , 2013(4)：32-36.

[3] 中國電力企業(yè)聯(lián)合會.2012年全國電力工業(yè)年快報統(tǒng)計[R].2013,3.

[4] 新華網(wǎng).裝機快速增長棄風限電現(xiàn)象嚴重[EB/OL].(2013-03-03)[2013-06-23].

[5] 人民網(wǎng).風能資源詳查結果：我國風能開發(fā)潛力逾25億千瓦[EB/OL].(2010-01-05)[2013-06-23].

[6] 全國人大網(wǎng).國家能源局認真結合當前工作研究辦理特高壓電網(wǎng)建設[EB/OL].(2012-07-25)[2013-06-23].