文 | 董德蘭

中國風電的迅速崛起發(fā)展，離不開中國風電大基地規(guī)劃建設(shè)成果的支撐。早在2009年中國風電裝機超過美國成為世界第一，在哥本哈根會議上中國也宣布2020年和2030年非化石能源占一次能源消費比重的目標分別為15%和20%。中國計劃2020年對風電取消補貼，風電已成為我國重要的替代電源，到2020年風電的發(fā)電量約占全國總發(fā)電量的6%。

中國風電“十三五”規(guī)劃提出“到2020年風電裝機確保達到2.1億千瓦以上”的要求。陸上新增風電裝機分布，大約“三北”大基地風電裝機和中東南部風電裝機各占50%。完成上述目標仍然離不開大型風電基地的規(guī)劃和建設(shè)。

中國大型風電基地的起源是在2005年烏魯木齊全國第二次風電大會后，國家發(fā)展改革委原副主任張國寶一行來到甘肅河西走廊，當時安西民間流傳“安西一年只刮一場風，從大年初一到大年三十”。對于安西一望無垠的戈壁灘，張國寶用“震撼”兩個字形容，并提出了建設(shè)“空中三峽”的設(shè)想，即建設(shè)千萬千瓦級風電基地。甘肅省政府隨后提出議案，經(jīng)過幾年的醞釀準備，中國第一個《甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地規(guī)劃報告》于2008年春天在北京通過了審查，拉開了中國大規(guī)模開發(fā)風電的序幕。

千萬千瓦級風電基地的規(guī)劃

圖1 甘肅酒泉千萬千瓦級風電基地示意圖

甘肅酒泉風電基地：甘肅河西走廊，由于獨特的地理位置，風在兩山夾一谷的峽谷效應(yīng)下增速，風能資源非常豐富，具備建設(shè)大型風電基地的條件。尤其是酒泉地區(qū)的安西（后更名瓜州）至玉門之間開發(fā)條件最好。因此，酒泉千萬千瓦級風電基地一期380萬千瓦風電率先開發(fā)，之后二期300萬千瓦風電和三期500萬千瓦風電在總結(jié)了新疆哈密-鄭州特高壓跨區(qū)送電促進可再生能源消納經(jīng)驗后，逐步實現(xiàn)有計劃開發(fā)。二期和三期大部分風電需通過酒泉-湖南正負800直流特高壓跨區(qū)送出。目前二期300萬千瓦風電項目已建成，三期500萬千瓦風電項目通過可行性研究審查，待酒-湖特高壓完全具備送出條件即可投入。

新疆哈密風電基地：新疆哈密地區(qū)天山南北地域廣闊，風能資源優(yōu)良，特別是天山北部三塘湖地區(qū)，風能資源最優(yōu)，是建設(shè)大型風電基地的最佳場址。在甘肅酒泉基地一期380萬千瓦風電開發(fā)建設(shè)成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，2010年哈密風電基地有序開發(fā)了風電一期工程200萬千瓦，二期工程800萬千瓦風電項目在研究了新疆哈密-鄭州正負800直流特高壓跨區(qū)送出的基礎(chǔ)上獲得批準，此項目的建設(shè)為促進可再生能源消納積累了經(jīng)驗。

內(nèi)蒙古蒙東、蒙西風電基地：內(nèi)蒙古蒙東、蒙西地區(qū)，地域遼闊，風能資源豐富，但開發(fā)大型風電基地限制性因素也很多。該地區(qū)不但是我國航天飛船的落點，也是多種礦藏資源豐富的地區(qū)，加上電力消納問題突出，風電場開發(fā)相對較慢，是建設(shè)大型風電基地的潛在優(yōu)良場址。在總結(jié)甘肅酒泉和新疆哈密兩大風電基地經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，吸收統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計、大規(guī)?？鐓^(qū)外送消納新能源的經(jīng)驗，隨著近期中國多條特高壓線路的批準建設(shè)，加上先進技術(shù)、智能化風電機組和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，可使風能利用、風電場的協(xié)調(diào)管理效率大大提高。在內(nèi)蒙古建設(shè)大型風電基地的條件已經(jīng)具備，在國家發(fā)展改革委的指導(dǎo)下，目前已被列入國家風電競價和實現(xiàn)無補貼平價上網(wǎng)風電示范基地。

圖2 新疆哈密千萬千瓦級風電基地示意圖

千萬千瓦級風電基地存在的問題

中國風能大規(guī)模集中分布的范圍主要在中國的西北部，而負荷主要集中在中國東部和中部。目前風電并網(wǎng)模式大部分為建設(shè)大基地，接入大電網(wǎng)；大規(guī)模高集中、高電壓遠距離輸送。

由于風電出力過程的隨機性和間歇性及當?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)峰能力有限等原因，風電大規(guī)模長距離輸送存在困難。隨著西北地區(qū)風電開發(fā)規(guī)模逐漸增大，風電接入電網(wǎng)和運行限電問題日益突出，風電并網(wǎng)運行問題成為我國風電快速發(fā)展中面臨的嚴重問題，是風電大規(guī)模發(fā)展的最大制約。

近幾年來由于新能源的快速發(fā)展，受西部地區(qū)電力市場消納能力不足導(dǎo)致風電和太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電棄風、棄光問題，已成為制約當前可再生能源發(fā)展的最主要原因。最嚴重的2012年中國棄風電量超過200億千瓦時，棄風率達到17%，棄風集中在“三北”地區(qū)，部分地區(qū)棄風率超過25%。

千萬千瓦級風電基地規(guī)劃的經(jīng)驗

為解決風電并網(wǎng)及消納問題，考慮到中國特殊的地理位置和國情，利用特高壓輸電線路將西部新能源電量遠距離輸送到電力負荷中心的中東部地區(qū)是一條解決的途徑。中國已建的“西電東送”工程已成功將西部水電、火電電量輸送到東部。

為實現(xiàn)西電東送而且輸送更多可再生能源的目標，通過研究西部風電和太陽能發(fā)電建設(shè)密集地區(qū)的出力特性及對電力系統(tǒng)的影響，綜合考慮區(qū)域內(nèi)火力發(fā)電特性及燃煤機組變負荷能力，利用火電機組對風電、太陽能發(fā)電出力過程進行調(diào)節(jié)，分析“風、光、火”借助特高壓通道實現(xiàn)外送的技術(shù)可行性，并在聯(lián)合運行多方案合理性和經(jīng)濟性比較的基礎(chǔ)上，提出了各類電源間的最優(yōu)配置方案和送出方案，實現(xiàn)風電、太陽能發(fā)電與火電系統(tǒng)的友好互動和智能調(diào)度，使可再生能源電力在更大范圍內(nèi)消納。

圖3 中國西電東送工程示意圖

研究表明，多能互補可實現(xiàn)節(jié)能減排目標，加快發(fā)展可再生能源。實施水電-風電互補、抽水蓄能-風電互補等多能互補，是解決風電并網(wǎng)問題的有效途徑。多能互補有利于可再生能源開發(fā)、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)以及改善電網(wǎng)運行條件。水電、風電、光電、抽水蓄能電站等可再生能源，通過多能互補，可構(gòu)成發(fā)電-儲能-供電鏈條，可以滿足電力需要，從而實現(xiàn)逐步替代化石類能源的目標。

同時大基地的設(shè)計也需要更加精細化，需評估分析大基地內(nèi)各種能源的同時率、出力特性及對電力系統(tǒng)的影響；統(tǒng)籌考慮風電場之間和風電機組之間的尾流影響。經(jīng)驗表明，地形較為平緩區(qū)域應(yīng)采用規(guī)則排布，在風電機組排布垂直區(qū)域主風向，適當增大兩列機組間距，以減小尾流影響；至于地形起伏較大的區(qū)域，則需采用不規(guī)則排布方案。結(jié)合場址區(qū)域地形、地貌特點及壓礦、林地分布情況，設(shè)置風速恢復(fù)距離尤為重要。

為保障基地建設(shè)實施，避免基地開發(fā)重復(fù)建設(shè)路、水、電等公用設(shè)施，對基地道路、升壓站（匯集站）等公用配套設(shè)施采用統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)、集中管理，實現(xiàn)基地資源、能源的集約化經(jīng)營和高效利用，建設(shè)高質(zhì)量風電產(chǎn)業(yè)基地。

風電基地投運項目建立統(tǒng)一信息管理平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控及風電信息預(yù)測。建立可預(yù)測、可控制、可調(diào)度的綜合能源基地信息管理平臺，提高跨區(qū)電力運行管理水平，確?；匕l(fā)電出力可靠送出。

攝影：童勇