本文对普遍关注的风电相关问题作了回答。文章从风能的变化性讲起,讨论了风电是否具有保证容量,探讨了风在所有地区戛然而止的可能性,风力发电的可预测性,风电并网的经济性,对新输送通道的需求,以及风电是否需要备用电源或专用储能设备等问题。最后,文章讨论了系统是否具备足够的灵活性以接入风电,火电是否因其具有更高的容量系数而优于风电,以及电网在接纳风电上是否存在极限。
1、电网能应对风电出力的持续变化吗?
早在风电技术出现之前,电力系统的设计就可以应对负荷的显著变化。电力需求在从几秒到几年的时间尺度上变化,围绕这样的变化,电力系统运行程序进行了相应的设计,基于相关分析和运行经验,大体上可以掌握负荷的变化规律。相对于用电高峰来说,极短时间内(几秒到几分钟)负荷的变化很小,其主要是由许多不相关事件在不同流向上改变用电需求所引起。从较长时间段(几小时)来看,用电量需求的变化往往会更具有关联性,例如早晨负荷增加而夜间负荷减少。
单个或多个风电场的发电量是随时间而变化的。风电的变动性加之电力系统原本就存在的变动性,可能会增加变动的复杂性,需要电网运营商进行管理和调控。风能每发1度电,其他发电形式就可以少发1度电,所以其他的发电系统只需要满足除风电之外的负荷需求,这部分负荷经常被称作净负荷(除风电外负荷)。因此,整个电力系统的非风力发电部分就要被调控至净负荷,即整个电力系统负荷与风电负荷之差。图1显示了丹麦西部地区一周内的实际负荷与净负荷,两条曲线之间部分就是风电部分。图2更清晰地表示了实际负荷与风电负荷之间的对比。
图1 2005年1月10日至16日丹麦西部实际负荷与净负荷(来源:Energinet.dk)
图2 丹麦西部2005年1月10日至16日实际负荷与风电负荷(来源:Energinet.dk)