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中國風電瓶頸:不能承受的電網(wǎng)與昂貴技術

2025China.cn   2009年08月19日

  就在風力發(fā)電蒸蒸日上,駛入快車道的同時,除了惱人的臺風,一系列的問題也隨之出現(xiàn),它們給風電的開發(fā)澆筑了一堵堵的“擋風墻”。

  《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》的出臺一拖再拖,除此之外,其“大名”也在更替,據(jù)悉日前已更名為《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。這似乎預示著能源結構調(diào)整與規(guī)劃并沒有預期的那么順利。然而,即便如此,也不能阻擋風力發(fā)電的發(fā)展。

  2009年8月8日,甘肅酒泉。

  千萬千瓦級風力發(fā)電站一期工程開工儀式隆重舉行,國家能源局局長張國寶在儀式上表示,酒泉風電基地是中國規(guī)劃建設的第一座千萬千瓦級風電示范基地,已核準建設規(guī)模500萬千瓦。同時,該風力發(fā)電站也是世界上首座千萬千瓦級風電基地。

  該風電基地預計將于2010年底投入運營。至此,中國已確定了河北、內(nèi)蒙古、甘肅、江蘇、吉林等地的千萬千瓦風電基地,內(nèi)蒙古東部、西部地區(qū)合計規(guī)劃總裝機容量突破5000萬千瓦,河北、甘肅等地的規(guī)劃總裝機容量也都已達到1000萬千瓦。

  據(jù)中投顧問最新發(fā)布的《2009-2012年中國風力發(fā)電行業(yè)投資分析及前景預測報告》顯示,2009年上半年中國風力發(fā)電達到126億千瓦時。此外,截至2009年6月底,中國全國風電并網(wǎng)裝機1181萬千瓦,同比增長101%。風力發(fā)電裝機容量連續(xù)三年實現(xiàn)“翻倍增長”,總裝機容量目前已居世界第四位。

  對于風力發(fā)電在中國如此迅速的發(fā)展,中國氣象局風能太陽能資源評估中心的高級工程師張秀芝認為,主要原因在于國家政府鼓勵可再生能源的發(fā)展,而風能相對于核能和太陽能來說技術較為成熟、成本更低、更安全。

  中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會副理事長施鵬飛向《科學新聞》表示:“中國80%以上的電量來自燃煤火電,迫切需要清潔電源作為氣候變化的對策。可再生能源法規(guī)定了上網(wǎng)電價與火電標桿電價差價的分攤,電網(wǎng)接入系統(tǒng)和收購上網(wǎng)電量等原則,可再生能源中長期規(guī)劃又明確了發(fā)電投資者的強制性市場份額的數(shù)量目標,投資商和銀行的資金不短缺,有風電項目的地方政府也能受益。同時,風電設備制造能力強也是推動風能發(fā)展的因素之一。”

  據(jù)了解,在今年即將出臺的《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》中,風力發(fā)電是一項重點。據(jù)施鵬飛介紹,在之前的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中,對風電發(fā)展的指標是到2020年全國風電總裝機容量達到3000萬千瓦,但在調(diào)整后的《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》中風電的指標可能達到1億至1.5億千瓦。

  同時專家們表示,中國在發(fā)展風電的客觀條件上占有優(yōu)勢。

  中國氣象局風能太陽能資源評估中心高級工程師江瀅告訴《科學新聞》,“中國地域廣闊、風能資源豐富,可利用土地面積充足。但是中國的地理環(huán)境和氣候狀況與其他國家有所不同,在占據(jù)優(yōu)勢的同時也存在一些不利因素。如:中國沿海地區(qū)多臺風,臺風的直接襲擊會造成風電機的損壞?!薄 《驮陲L力發(fā)電蒸蒸日上,駛入快車道的同時,除了惱人的臺風,一系列的問題也隨之出現(xiàn),它們給風電的開發(fā)澆筑了一堵堵的“擋風墻”。

  不能承受的電網(wǎng)

  在專家們看來,中國風力發(fā)電所面臨的第一座“擋風墻”可能便是不堪重負的電網(wǎng)。

  “在當前的電網(wǎng)狀況下,一旦千萬千瓦的風電場齊發(fā)電,當?shù)仉娋W(wǎng)將立即癱瘓。”張秀芝告訴《科學新聞》,中國風能資源豐富的地區(qū)主要分布在“三北”(西北、東北、華北)地區(qū)和東南沿海。而“三北”地域廣漠,適合于發(fā)展大型風電場,目前在“三北”規(guī)劃了6個千萬千瓦風電基地,但這些地方又是電網(wǎng)最弱的地區(qū),因此中國風力發(fā)電將面臨著電網(wǎng)不堪重負的問題?!霸跉W洲幾個國家的電網(wǎng)是聯(lián)網(wǎng)的,他們有較完善的風電量預測,風力發(fā)電很容易被消納,并且他們沒有這樣大的風電場,所以在這個問題上沒有經(jīng)驗可借鑒。合理規(guī)劃、精心設計、電網(wǎng)跟進、風電量預測將是大型風電場開發(fā)的關注點和研發(fā)鏈,值得我們投入。而東部沿海是我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),電力負荷集中,能源資源相對貧乏,需要外電送入,因此開發(fā)近海風電列入了國家風電開發(fā)的日程?!?/FONT>

  “風電的負面影響主要是風電上網(wǎng)對電網(wǎng)帶來的沖擊。原則上,風電占總電網(wǎng)不能大于5%,如果超過5%,就會干擾電網(wǎng)質(zhì)量。風電不像火電、水電比較穩(wěn)定,時有時無,并不是很穩(wěn)定,但是又不能不上網(wǎng),所以電力管理部門并不是很喜歡風力發(fā)電。但是作為國家要求的一部分,國家要求必須上網(wǎng),所以只能接受?!北本┖愠縿P翔風電技術有限公司董事長袁兵告訴《科學新聞》。

  國家能源局的一位工作人員也告訴《科學新聞》,在國外是不存在這種問題的。因為國外的那些電廠發(fā)電可以實現(xiàn)當?shù)叵{,只有中國才有如此大的風力發(fā)電場。

  瑞能北方風電設備有限公司采購部經(jīng)理郭振明告訴《科學新聞》:“并網(wǎng)技術是風電的瓶頸所在,原因很多,但風電的發(fā)展依賴風,由于風的不穩(wěn)定性,必會對電網(wǎng)造成沖擊。對此必須大力發(fā)展電網(wǎng)并電技術,開展最廣泛的合作,集中各個企業(yè)的優(yōu)勢,爭取取得突破性發(fā)展?!?/FONT>

  施鵬飛對此表示認同:“通過出臺對電網(wǎng)企業(yè)激勵機制的法律和政策可以解決。非水電可再生能源中長期規(guī)劃的電量目標要作為電網(wǎng)企業(yè)的強制性市場份額,在經(jīng)濟上要使電網(wǎng)企業(yè)看到風電越多、效益越好,才有激勵作用?!?/FONT>

  《科學新聞》從風能協(xié)會了解到,目前許多電廠進行裝機但是卻無法進行并網(wǎng)。據(jù)統(tǒng)計,有些風電場平均三個月以上才能上網(wǎng)。甘肅省為了適應酒泉的千萬瓦級風電場,西北電網(wǎng)正在計劃架設750千伏的高壓輸電線。

  據(jù)了解,由于酒泉風電基地位于甘肅電網(wǎng)末端,遠離負荷中心,無法就地消納。為解決這一困境,國家電網(wǎng)開展了西北電網(wǎng)消納風電能力、酒泉風電基地輸電規(guī)劃和接入系統(tǒng)設計,以及酒泉風電大規(guī)模并網(wǎng)等專項研究工作。目前,正在開展永登—金昌—酒泉—安西送出工程的前期工作,并同步開展了750千伏新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的前期工作。

  風能相對與其他能源來講,最大的劣勢是具有不穩(wěn)定性,這也是對電網(wǎng)的考驗。對此,風能協(xié)會負責人認為,除了在區(qū)域之間、國家電網(wǎng)公司之間進行綜合靈活調(diào)度外,風能開發(fā)商應該與氣象部門合作對風能發(fā)電量進行預測,這樣便于電網(wǎng)進行統(tǒng)籌調(diào)配。

  昂貴的技術

  2009年7月底,中國國家發(fā)展和改革委員會出臺了《關于完善風力發(fā)電上網(wǎng)電價政策的通知》,將全國分為四類風能資源區(qū),相應制定風電標桿上網(wǎng)電價。對于這一規(guī)定的出臺,風能協(xié)會表示贊許。

  “電價的確定將會促進風能開發(fā)商的投資,繼而帶動風能制造業(yè)。在我看來,每度0.60元左右的電價趨向合理,有些地區(qū)還會進行相應的補貼,同時CDM(清潔發(fā)展機制)基金還會有0.1元左右的補貼。如果上網(wǎng)電價低,將會造成回收率低。而目前回收率低的另一個原因是,中國風電場的平均等負荷運行小時數(shù)不到2000。”中國風能協(xié)會一位不愿透露姓名的理事長表示。

  新能源的成本相對于傳統(tǒng)能源較高,一直是新能源在推廣過程中面臨的難題。而一個電價的高度意味著成本的高度,成本的高度取決于技術的成熟度。

  《科學新聞》從風能協(xié)會了解到,2004年中國僅有風能企業(yè)6家,到2008年迅速增長至70多家。在此之前企業(yè)多是購買國外風機,目前這70多家風電企業(yè)中,雖有金風科技、華銳和大連重工等20余家有成熟產(chǎn)品下線。但在一些企業(yè)實現(xiàn)自主生產(chǎn)的同時,仍有一些需要引進外來技術的企業(yè)。

  國家能源局不愿具名的某官員表示,在風機的技術上中國目前大都可以實現(xiàn)自主生產(chǎn),只有一些企業(yè)由于引進國外技術需要繳納技術轉讓金。而中國的風電技術并不是十分落后于國外,目前技術發(fā)展迅速,有望縮小差距甚至是趕超它們。

  上述風能協(xié)會理事長表示,雖然現(xiàn)在中國風電企業(yè)進行了對國外技術的消化和轉化,但是在核心技術上還缺乏足夠的自主創(chuàng)新能力。

  同樣,對于企業(yè)來說,發(fā)展風電的最大障礙目前并不完全是電網(wǎng)。瑞能北方風電設備有限公司物流專員裴文元告訴《科學新聞》:“我認為最大的阻礙主要是設備的可靠性,雖然近幾年中國風電設備大量上馬,但設備還沒有經(jīng)過長時間的并網(wǎng)運行。尤其是1.5~2MW的大功率風力發(fā)電機。”

  對于設備性能的可靠性,專家們也表示了同樣的顧慮?!皬目蒲袠訖C到生產(chǎn)樣機需要足夠的時間進行檢測,在國外,一般都要進行半年到一年的檢驗。由于中國風電發(fā)展局部過熱,風電機組批量化生產(chǎn)前缺少這一環(huán)節(jié)的檢驗。在我看來這是沒有完全按照科學的程序來做事情?!鄙鲜鲲L能協(xié)會理事長告訴《科學新聞》。

  環(huán)境之憂

  “嗡嗡嗡,這是風機葉片旋轉的時候低頻的聲音?!币晃辉竭^風電場參觀的專家向《科學新聞》記者模仿道?!叭绻菓{著好奇前去觀光還好,但是如果居住在附近簡直是太恐怖了?!?/FONT>

  風車帶來的噪音被認為是發(fā)展風能帶來的環(huán)境影響之一。張秀芝說,海上風電場遠離居民區(qū),噪聲不是問題。還沒有相關的研究證明噪聲會影響魚類,但在施工期間對魚類是有影響的,工程完成后,風電場可能成為魚類活動的漁礁,有利于魚類繁殖和生存。

  蘇格蘭西部大學環(huán)境中心的王珊介紹說,在2009年1月,一個英國政府環(huán)境研究結果表明:在調(diào)查范圍為5000至7000個海風力發(fā)電渦輪的安裝都沒有對海洋環(huán)境造成什么負面影響。在采訪中,專家們都表示說,雖然會有噪聲污染,但是由于風電場的選址要求是遠離居民區(qū),所以并不會對周圍居民造成影響。  王珊告訴《科學新聞》,除了噪聲外,現(xiàn)在大家對風電發(fā)展帶來的環(huán)境顧慮主要是對鳥類和視覺的影響。

  據(jù)了解,美國有報告稱,每年會有鳥類因撞上風機葉片而身亡。對此,上述風能協(xié)會理事長表示,鳥類撞風葉死亡幾率與其他意外死亡幾率相比很小。但是換言之,即使沒有風機,鳥類也會因撞上建筑物而死亡。所以在進行風電場選址的時候要避開候鳥遷徙的路線,減少鳥類與葉片相撞的危險;同時對于一些珍惜鳥類保護區(qū)也是禁止修建風電場的。能源局一位不愿具名的官員也表示在風電場選址的時候會避開自然保護區(qū)、候鳥遷徙地。

  而對于風電場造成的地貌或是視覺上的影響,眾人的看法存在爭論。有人認為是一種景觀,有人則認為是一種視覺障礙。

  施鵬飛認為,風電對周邊環(huán)境的負面影響主要是景觀影響。而在江瀅的記憶中,自己曾經(jīng)到內(nèi)蒙古考察的風電場是一片優(yōu)美的風景區(qū),“一些原本荒山野嶺的地區(qū)因為開發(fā)風能現(xiàn)在成為旅游地,為當?shù)貏?chuàng)造了收入?!彼f。

  在輝騰格勒草原一望無際的大草原上,內(nèi)蒙古輝騰格勒風電場成千上萬臺風車已經(jīng)取代了天蒼蒼野茫茫、風吹草低見牛羊的景象。在酒泉風電場發(fā)電之前,這里是亞洲最大的風力發(fā)電站。

  在旅行社的行程中,參觀亞洲最大的風力場往往是其中的一個組成部分。

  不過,《科學新聞》記者在輝騰格勒草原隨機采訪時發(fā)現(xiàn),游牧民說會對草的生長造成影響。大型的風機下面,的確可以看到草的生長比遠離風車的地方稀疏。牧民們也反映,有時候羊會從隔開風車田(wind farm)的網(wǎng)圍欄中鉆進去吃草,被電打死。

  對此,一些專家都紛紛表示,風機本身并不會對草地造成影響,對草地的影響主要是在施工期間?!霸谑┕て陂g對環(huán)境、道路確實會有損壞。但是我們正在努力減少,或在法律上給予約束。”上述風能協(xié)會理事長表示。

  雖然在沙漠、戈壁建風電場會增加成本、縮短風機壽命,但是在專家們看來,風車的堅立、風電場的建設在一定程度上有益于沙漠化治理,也有利于當?shù)氐慕?jīng)濟的發(fā)展,一舉兩得。

  張秀芝則認為,風是造成沙漠化的重要推手,建立風電場后風機吸收了大量風的能量,對當?shù)厣衬挠绊懹写M一步研究。

  變小的風

  在電網(wǎng)、電價、技術輪番對快速發(fā)展的風力發(fā)電進行阻擋的同時,風本身也放慢了自己的腳步。

  中國氣象局風能太陽能資源評估中心的一項名為“近50年中國風速變化及其可能原因”的研究發(fā)現(xiàn),近50年來,除河套至云南、廣西等風能資源相對匱乏的地區(qū)外,中國大部分地區(qū)風速平均每10年減小0.12米/秒,最大風速每10年降低1.46米/秒,大風日數(shù)每10年減少3天[1]。

  該文還指出“中國區(qū)域城市化發(fā)展、測站遷址及測風儀器的變更都對中國年平均風速的長期變化產(chǎn)生了一定影響,但都不是近50年來中國年平均風速呈顯著減小趨勢的主因;大氣環(huán)流的變化才是造成中國年平均風速呈顯著減小趨勢的最可能原因。”

  文章作者之一的江瀅說:“對于風速變化的相關研究存在較大不確定性,還有待于進一步研究”。

  上述中國風能協(xié)會的理事長對此研究有些不同的看法。他認為該研究采用的是氣象臺站10m高度的統(tǒng)計數(shù)據(jù),由于50年間周圍建筑環(huán)境發(fā)生的變化將會導致風速的變化,所以該結論還有待考證。他建議,采用測風塔或是周圍地貌變化較小的氣象臺的數(shù)據(jù)進行研究是比較合適的。另外,也可以采用數(shù)值模擬方法計算氣象臺站周圍建筑對風速的影響。

  袁兵表示,企業(yè)在對風電場進行選址的時候風速是第一評估要素,“首先要先測風,只有拿到一年的測風記錄,才能決定是否可建,如果年平均風速小于6米/秒,估計就做不成了,因為經(jīng)濟效益是必須考慮的問題。如果年風速有效時間小于2000小時,也是不利于風電場建設的。在小于2000小時的情況下,如果平均風速高,電價較高,再加上CDM的補貼,在這個前提下,可以繼續(xù)建設”。(本文來源:科學新聞 作者:閆巖 徐治國)

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