中国并网风电超过美国，已成世界第一风电大国。但如何解决好消纳难题，成为实现风电强国的关键突破口之一。
文/《瞭望》新闻周刊记者 薛凯
近日，《瞭望》新闻周刊从国家电网公司了解到，今年6月，我国并网风电达到5258万千瓦，超过美国成为世界第一风电大国。业内人士认为，我国风电用5年多时间走过了发达国家15年的发展历程，大电网运行大风电的能力进入世界领先水平，为我国抢占新能源战略产业发展先机、应对全球气候变化等作出突出贡献。但与此同时，我国新能源产业要继续保持持续健康发展，仍需解决配套政策不完善、电网规划滞后等一系列突出问题。
风电指标达到发达国家水平
“在风电迅猛发展的几年时间里，电网既是风电发展的关键环节，也是各种矛盾的焦点。”国家电网公司副总经理舒印彪说，通过近年来的艰苦努力，我国在风电规划设计、运行控制、调度管理、技术标准等各个方面取得了长足的进步，对风电的发展规律和特性有了更深的认识，风电规模从小到大，标准从无到有，技术不断突破，运行控制能力从弱到强，风电发展达到了一个新的水平。
“从200多万千瓦到5000多万千瓦，我国风电用5年多时间走过了发达国家15年的路。”舒印彪说，随着中国成为世界第一风电大国，国家电网也成为世界风电接入规模最大、增长速度最快的电网。今年6月，国家电网调度范围并网风电达到5026万千瓦，太阳能发电并网容量达到251万千瓦。其中，蒙东、蒙西、甘肃、冀北4个地区风电并网装机已经超过500万千瓦，目前国际上风电并网装机超过500万千瓦的国家只有9个。
据介绍，在我国风电发展前期规划不同步、建设无规范、并网缺标准的情况下，国家电网公司积极采取措施，保障国家及各级地方政府核准的风电项目全部及时并网。为促进风电发展，自2006年以来，国家电网公司共投资458亿元，建成风电并网线路2.53万公里，新（扩）建变电站420座。统计显示，2006——2011年，国家电网经营范围内风电发电量年均增长96%，并网风电量年均增长87%，电网与风电基本实现了同步发展。
与此同时，在风电消纳过程中，我国统一管理、统一调度的大电网优势得到充分发挥，风电利用达到较高水平。特别是在我国风电资源条件和系统调峰能力与国外差距很大的情况下，风电聚集地区的风电装机容量和发电量都超过了国外先进水平。
数据显示，2010年，国家电网公司运营范围内风电年均利用小时数达到2095小时，与欧美大体相当。蒙东、蒙西、甘肃酒泉、河北北部4个地区风电装机占比分别达到22%、21%、20%、16%，与德国17%、西班牙21%的水平相当；今年蒙东、蒙西、甘肃风电日发电量占用电量的比例最高分别达到72%、28%、26%，超过西班牙等国家水平。
大风电营运能力显着增强
电网是新能源发展的关键环节。由于风电具有波动性和随机性的特征，大规模的风电接入给电力系统的安全稳定运行带来新挑战。国家电网公司发展规划部副主任张正陵说，近年来国家电网公司抓住风电发展中的突出矛盾和关键问题，积极推动新能源产业的安全有序发展。
其一，配合风电快速发展，确立了我国电网建设和消纳的全面实施路径。2009年以来，国家电网公司紧跟国家风电发展战略，按照“建设大基地、融入大电网”的发展思路，组织中国电科院、国网经研院、国网能源院、有关网省公司和设计咨询机构，先后开展了各大型风电基地输电规划，逐一研究各大型风电基地的出力特性，分析每个风电场的同时率、出力概率分布，按照由近及远的原则，“先省内、后区域、再全国”安排风电消纳市场，统筹风电和其他电源建设，深入挖掘本地系统调峰能力，同步规划抽水蓄能电站，系统提出了相关地区的省内电网建设方案和区外消纳电网方案，将“三北”风电基地和“三华”电力市场规划为一个整体。
国家电网公司在规划建设“三纵三横”特高压骨干网架和若干条特高压直流输电线路过程中，着重考虑了新能源的消纳问题。这些特高压交流与直流的起点都在国家“十二五”规划纲要中提出的五大综合能源基地，其中，新疆、蒙东、蒙西等地区既是大型风电基地，也是大型煤电基地，通过实施风电与火电联合外送，可以有效扩大消纳范围。
其二，加快风电标准体系建设，解决“风电场建设没有规范”、“接入电网没有标准”等瓶颈问题。“我国风电发展初期，风机技术标准缺失，制造门槛低、厂商品牌众多，2009年以前生产的风机普遍不符合电网安全稳定运行的要求，不具备低电压穿越等基本功能。”舒印彪说，“当时最突出的问题就是设备制造缺乏统一标准，有100多家厂商、几百个品种，而核心技术主要掌握在跨国公司手里。”在国家和行业标准相对滞后的情况下，国家电网公司加快标准体系建设，编制修订了22项企业标准，并积极参与多项风电国家标准、行业标准的编制，及时颁布了《风电场电气系统典型设计》《风电场接入电网技术规定》《风电调度运行管理规范》等电网介入规范。
其三，开展风电核心关键技术攻关，掌握了先进的新能源发电与送出联合调控技术。近年来，国家电网公司投入40亿元用于新能源研发，开展科研项目357项，建成了具有世界先进水平的国家风电储输示范工程、国家风电技术与检测研究中心、国家能源太阳能发电研发（实验）中心等。
其四，建成先进的新能源运行调度监测网络和风功率预测系统，实现了风电的“可观测、可预报、可控制”。电力调度与准确的功率预测是风电大规模接入电网的首要条件。近年来，国家电网公司开发运行了具有自主知识产权的风电控制、调度、预测系统，建成覆盖26个省、全部570座风电场新能源运行调度监测网络，在14家调度机构建成风功率预测系统，实现了风电可监测、可预报；完善风电场无功电压、通信保护、运行控制系统，建设电网友好型风电场，实现了风电场与电网互联互通、风电可控可调。
其五，充分发挥大电网优势，实现跨省跨区大范围消纳风电。在风电消纳过程中，我国统一管理、统一调度的大电网优势得到充分发挥。东北、西北电网建设了风电功率自动控制系统，每5分钟动态调整风电计划，最大限度利用跨省通道输送风电。例如，今年4月26日，蒙西电网风电日发电量占比达到28%，其中1/3风电电量由华北电网消纳；5月14日，蒙东电网风电日发电量占比达到72%，其中1/2风电电量由东三省电网消纳。
其六，帮助风电企业升级完善，推动行业规范发展。2011年，我国多地发生多起并网风机大量脱网事故，对电网安全稳定运行造成影响。按照国家能源局和国家电监会相关工作部署，国家电网公司组织技术小分队300余批次，督导和帮助570座风电场进行以低电压穿越为主的并网安全整改。同时，开展了大量检测工作，帮助风电制造企业系统地梳理核心技术环节中存在的问题和缺陷，协助风机制造企业升级完善。此外，编制风电并网服务指南，开展风电场运行人员岗前培训，累计举办600余次培训班，培训风电场运行管理人员近1万人次。通过努力，我国风力发电装备制造水平和风电场安全运行水平有了明显的提升。
消纳难题将成发展关键
部分专家认为，随着我国风电标准体系的逐步建立以及核心技术的不断突破，消纳问题将成为制约我国风电可持续发展的关键。
张正陵说，按照国家风电发展规划，2015年我国风电规模将达到1亿千瓦、2020年达到2亿千瓦，80%以上集中在“三北”地区。从局部看，“三北”风电比重已达到20%的较高水平，受市场规模小、调峰资源有限、跨区输电能力不足等因素制约，进一步大规模发展风电的空间已经没有了。
但从全国看，目前风电占电源装机的比重只有5%，中东部地区调峰资源较为丰富，消纳风电的市场潜力未充分发挥。目前的关键问题是大区之间的联系还很薄弱，还没有形成全国统一的大市场和与之相适应的全国联网能力，难以适应下一步风电大规模发展和在更大范围优化配置的需要。
据了解，目前我国电网仍存在诸多制约着新能源消纳的因素，其中两个因素尤其值得关注：
一是系统调峰能力不足。张正陵说，我国风电分布集中的“三北”地区都是以火电为主，冬季的后半夜往往“弃风”严重。因为这时出于供暖需要，热电机组无法给风电让道，调峰尤为困难。而在西班牙燃油燃气及抽水蓄能等灵活调节电源比例高达34%，是风电的1.7倍；美国灵活调节电源比例达到47%，是风电的13倍。
二是跨区输送能力不足。我国风资源集中、规模大，远离负荷中心，规划建设的8大千万千瓦级风电基地中，大部分基地所在地区无法实现风电就地消纳，而国外风资源相对分散，80%以上的风电可接到10千伏以下配电系统，能够就地消纳。内蒙古东部电力公司发策部副主任李彦吉说：“蒙东电网是典型的‘小负荷、大电源’送端型电网。到今年2月，蒙东地区发电总装机容量2026万千瓦，而当地最大用电负荷只有约400万千瓦。我们迫切需要建设新能源外送通道。”
因此，要解决好我国电网与风电匹配发展的问题，急需加强统一规划，完善配套政策，加快调峰电源和特高压跨区输电通道建设，扩大风电消纳市场。同时，汲取风电发展中的一些经验教训，对太阳能等其他新能源及早进行建章立制工作。