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中西部聯手 新能源消納出實招
來源:中國能源報 日期:2019-03-15 訪問次數: 字號:[ ]

  今年兩會,國務院總理李克強在作政府工作報告時說,2019年,將加快解決風、光、水電消納問題。
  2018年,我國新能源發電量蒸蒸日上,光伏和風電裝機已經雙雙位居世界首位。但是面對這種“好消息”,西北的新能源富集省份也有發愁的地方:用電負荷較小,消納空間有限,棄風棄光壓力很大。具有標桿意義的甘肅酒泉“風電三峽”就因棄風率長期超過國家能源局劃定的20%的紅線,建設一度暫停。
  西北地區富余的新能源怎么才能良好地被“消化”掉?全國多地如何“聯手”解決新能源消納難題?近日,記者走訪了甘肅、河南等地區,深入電力公司、火電廠、風電場進行調查。
  甘肅:現貨交易讓清潔電力“嫁”出去
  “包括現貨交易在內,2018年甘肅外送清潔電力占總外送電力的將近50%。”
  “甘肅是新能源大省,但它就像種糧大戶,種的糧食自己吃不完,別人又不一定要。”在黃河岸邊的國網甘肅省電力公司(以下簡稱“甘肅電力”),一位工作人員向記者比喻道。發的電本省消納不完,棄風棄光嚴重,如何將清潔的新能源發電“嫁”出去,是甘肅能源相關部門和電力公司近年來的心頭大事。
  在甘肅省酒泉市瓜州縣東約87千米,祁韶直流的起點——祁連換流站正將豐富的清潔能源源源不斷地輸送至千里之外的湖南,距其不遠處是我國第一個千萬千瓦級風電基地。這條新能源外送大動脈一半以上位于甘肅境內,增強了甘肅電網跨區域外送的能力,有望扭轉河西新能源“窩電”局面。
  走進甘肅電力調度控制中心,記者即刻被顯示屏上花花綠綠的圖標吸引。大屏上顯示,甘肅省的新能源電力已經通過包括祁韶直流在內的多條外送通道,送往全國19個省份,最遠輸送到了廣東省。
  2017年,國家電力調度控制中心、北京電力交易中心發布《跨區域省間富余可再生能源電力現貨試點規則(試行)》,要求可再生能源發電企業根據棄水棄風棄光電能界定標準,計算其富余發電能力,直接在跨省區現貨交易系統中報價。
  2018年12月27日,甘肅電力現貨市場啟動試運行。電力現貨市場讓2018年甘肅的外送電量陡增,是兩年前的兩倍。“包括現貨交易在內,2018年甘肅外送電力的清潔能源占總外送電力的將近50%。”甘肅電力調度控制中心計劃處副處長楊春祥告訴記者。隨著新能源電力在現貨交易中的占比不斷提升,可以預見的是,市場在新能源消納工作中將發揮越來越重要的作用。
  “基于實時預測,發現棄電情況時,調度中心組織新能源電廠自主申報跨省區的現貨交易,再統一上報到國網交易平臺,然后用戶側申報用電需求,最后達成交易。”甘肅電力調度控制中心調控處處長伏歲林介紹道。
  2018年,為了將清潔電力外送,甘肅電力想了很多招——建立國內接入規模最大的新能源“數據云”,實現新能源預測類、實時類及管理類信息的全景化展示。建成區域電網智能協調控制系統,將多個同類型電源組合成一個虛擬機組,再將虛擬機組等效為一個虛擬電廠進行集中控制,達到“交易智能化、消納空間最優化、斷面利用率最大化”目標。
  這些“新招”很快就見了效:截至2018年年底,西北電網新能源消納連續24個月實現發電量、發電占比、棄電量、棄電率的“雙升雙降”目標。楊春祥告訴記者,2019年,甘肅電力將采取多項措施,力爭棄風、棄光率分別降至10%和8%以內。
  甘肅省的決心不止于此。《甘肅省“十三五”能源發展規劃》提出了堅定的目標:到2020年,全省棄風、棄光問題得到有效解決,新能源發電量達到全社會用電量的30%以上。不同區域規模化風電場錯時出力、風光互補、火水電共同參與、需求側調控的調峰格局基本形成。
  解決棄風:白銀有兩個“法寶”
  “自從采用風功率預測系統等多個手段后,從2016年開始,我們風電場消納情況逐步好轉,發電量快速增長,改變了多年經營困難的局面,企業經營從虧損轉為盈利。”
  初春的甘肅省白銀市,乍暖還寒。驅車兩個多小時,記者從蘭州來到了位于白銀市平川區的國投白銀風電有限公司撿財塘風電場。新能源電廠是新能源消納鏈條上的“第一環”,若電廠解決棄風問題,無疑將較大程度提高新能源消納水平。
  海拔近兩千米的山頭上,60多臺風機時快時慢地轉動。“我們的風機外號'人來風',有人來了轉得更歡呢!”風電場的工作人員和記者開玩笑說。這樣的玩笑不無道理,風力發電是出了名的不穩定,也為新能源消納帶來了難題。
  但是現在風電的消納不再令人頭疼,因為風力發電也有了“天氣預報”。國投白銀風電有限公司撿財塘風電場總經理王曉明告訴記者,近年來,根據電網要求,風電場安裝了風功率預測系統,根據電網要求上傳未來短期72小時、超短期4小時的預測功率,為甘肅電力調控中心制定發電計劃和跨省區的現貨交易做最有力的輔助支持。
  望著不遠處一臺臺風機,王曉明告訴記者,由于有了風功率發電“天氣預報”,2018年風電場超額完成了預定發電量計劃。“自從采用風功率預測等多個手段后,從2016年開始,我們風電場消納情況逐步好轉,發電量快速增長,改變了多年經營困難的局面,企業經營從虧損轉為盈利。”初步嘗到甜頭的王曉明決定再設一個“小目標”,2019年制定更高的發電計劃,為發電廠帶來更好的效益。
  為了進一步減少棄電,除了實時預測發電功率外,撿財塘風電場還有第二個“法寶”——電力公司調度中心的停電工作新能源受限風險預警機制。“我們風電場跟省電力公司打好配合,讓風電場的檢修時間與電力系統檢修時間同步。上級電網停電檢修時,我們也利用這段時間抓緊檢修,最大限度地減少棄風,避免其他時間停電檢修帶來的發電量損失。”王曉明說。
  虛擬儲能讓蘭州更“藍”
  作為西北虛擬儲能試點單位,蘭鋁自備電廠通過參與區域省間調峰輔助服務市場,靈活轉換自備電廠企業用電、發電兩種角色,產生新能源靈活存取電的虛擬儲能效果,助力新能源消納的同時,為企業帶來較大的環保效益。
  電解鋁是出了名的高能耗行業,用電需求巨大,污染排放也曾廣受詬病。高能耗的電解鋁,怎么和清潔的新能源消納沾了邊?原來,電解鋁企業看到了新能源的優勢,轉向利用豐富的清潔能源生產“綠色電解鋁”,參與到新能源消納的鏈條中來。
  走進中國鋁業股份有限公司蘭州分公司自備電廠(以下簡稱“蘭鋁自備電廠”),記者注意到,3臺發電機組中,只有一臺正在運行。自備電廠里只開動一臺發電機組,電夠用嗎?
  面對記者的疑惑, 廠長武玉剛解釋道:“蘭鋁從發展綠色電解鋁的角度,希望使用外界新能源電力,參與到助力消納新能源工作中來。首先我們從技術角度,對火電機組進行靈活性改造,使電廠多次參與深度調峰;第二是參與虛擬儲能,為甘肅消納新能源多做貢獻。”
  事實上,早在2015年,甘肅省就創造性地提出了新能源替代自備電廠發電思路,并率先在蘭鋁自備電廠開展試點工作。經過三年多的實踐,蘭鋁自備電廠已完成機組靈活性改造,參與到了新能源替代發電交易中來。
  蘭鋁自備電廠最引人注目的亮點是首創自備電廠虛擬儲能模式。“由于企業生產特性,用電負荷24小時都是穩定的直線。參與到虛擬儲能后,企業就會開始使用新能源電力。當太陽出來或者風起來時,新能源發的電增加,就需要我們自備電廠'讓'出空間,把火電機組的出力壓下來,改為使用新能源電力,做到電力負荷實時平衡。”武玉剛介紹,目前按照甘肅電力的調度,自備電廠的調峰基本在50%以下。
  新能源替代發電的效果如何,很多人看得見。據了解,截至2018年底,蘭鋁自備電廠已經累計開展新能源替代發電量64.43億度,蘭鋁自備電廠少買了數百萬噸煤,少了污染物的排放,蘭州的天更藍了。
  作為西北虛擬儲能試點單位,蘭鋁自備電廠通過參與區域省間調峰輔助服務市場,靈活轉換自備電廠企業用電、發電兩種角色,產生新能源靈活存取電的虛擬儲能效果,助力新能源消納的同時,為企業帶來了較大的環保效益。“雖然機組靈活性改造投入近1億元,但是減少煤炭發電產生的環保效益是無法估量的。”武玉剛說。
  談起未來,中國鋁業股份有限公司蘭州分公司總經理助理徐薇告訴記者,在各級電網和新能源企業的支持下,蘭鋁將進一步擴大新能源替代發電的比例,真正實現“綠色電解鋁”。
  打破壁壘:河南“迎娶”西北新能源
  截至2018年,河南消納省外新能源電量占西北電網新能源送華中區域總量和現貨交易成交量已連續兩年在全國排名第一。
  與甘肅新能源“糧食吃不完”的情況相反,河南則是“糧食不夠吃”。河南是煤耗大戶,由于近幾年電力需求不斷增加,再加上控制煤炭消費總量的需要,河南開始向外省買電。向誰買?怎么買?不如將西北富余的清潔新能源發電“娶”進門,跨區域省間富余可再生能源電力現貨交易的啟動就促成了這樁“婚事”。
  近日,記者走進河南鄭州、開封等地,對這樁“婚事”一探究竟。
  在國網河南省電力公司(以下簡稱“河南電力”),調控中心副主任鎬俊杰告訴記者,天中直流工程起點在新疆哈密南部能源基地,落點就在河南鄭州,這一“管道”疏通了我國西北地區堵塞的新能源,也為河南地區提供了新鮮的新能源“血液”,河南省政府也明確提出要不斷加大外電吸納力度,大力吸納省外清潔能源。
  鎬俊杰向記者介紹道,河南省進行跨區新能源消納體現在網間交易和運行消納兩個方面。
  在網間交易方面,河南可以說是電力現貨交易市場的“大買家”。通過全網電力交易平臺了解“賣家”的清潔能源送出需求,在年度、月度和月內等中長期交易中都有參與,且新能源占比盡量不低于40%。
  在運行消納方面,利用經濟的手段推動提升燃煤機組調峰能力,利用抽蓄機組、燃氣機組等調整手段,為吸收省外清潔能源留足了空間。
  據河南電力提供的數據,2018年河南消納省外新能源電量占西北電網新能源送華中區域總量的61.6%,現貨交易成交量占全國總成交量的24%,連續兩年排名第一。
  鎬俊杰還表示,未來繼續提高新能源消納,不僅要加強電網建設,加大對電網的投入還要向光伏、風力發電企業提供規范、優質、高效的并網服務;同時要完善新能源消納的管理體系,滾動開展新能源運行承載能力分析,針對存在消納風險的區域及時發布風險預警。
  在吸納外省新能源的路上,也出現了一些“小坎坷”。鎬俊杰對記者說:“吸納外省新能源對當地火電廠還是有影響的,會擠占火電廠的發電小時數,但是整體上來說,河南的電量保持增長的態勢。雖然這兩年新能源消納不斷增加,但還是保證了發電廠的基本發電小時和發電廠的基本市場份額。”
  “其實最大的難題是如何調動河南當地火電廠進行靈活性改造參與調峰的積極性。”鎬俊杰表示,“為了解決這一難題,我們對調峰低于50%的火電廠機組進行補貼,用經濟的方式來調低調峰,而并不是行政命令。”同時,河南電力根據電網的實際運行情況,與能監辦協商,不僅“獎勵”更實行“懲罰”,增加了負荷率考核,以平均負荷率作為標準,如果超出標準,火電廠就要拿出錢來補貼給其他的電廠。
  中部地區接收跨區新能源消納不僅需要經濟手段,更需要當地火電廠進行大量的技術改進,可以說“很拼”。走進國家電投集團河南電力有限公司開封發電分公司,記者注意到廠區里的“煙囪”——冷卻塔,向天空排出的白色水蒸氣較其他電廠少了很多。公司副總工程師丁民告訴記者,近年來,經過對火電機組的靈活性改造,發電煤耗有效降低,同時還大大提高了供熱機組的調峰能力,使“熱電協同”成為一種技術方向,更是解決當前新能源消納困境的有效途徑。
  河南與西北省份“聯姻”,積極參與日內現貨交易,既滿足了自己的電力需求,又減少了西北棄風、棄光電力的現象。記者注意到,生活在河南的朋友開始在朋友圈曬起了藍天,不難看出,這場河南和西北地區的新能源“聯姻”,造福了不少中部城市居民。 

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