開發(fā)風(fēng)電需同時考慮發(fā)電

風(fēng)電開發(fā)在2013年又取得了長足的進(jìn)步。不僅裝機(jī)容量大幅增長，更重要的是通過電網(wǎng)和開發(fā)商的共同努力，棄風(fēng)損失比2012年大大減少。這對今后風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展具有重要的示范作用。然而風(fēng)電開發(fā)在西部地區(qū)過于集中，外送能力不足造成棄風(fēng)限電的問題依然存在。如不能從政策層面采取措施，短期將仍是限制風(fēng)電進(jìn)一步大規(guī)模發(fā)展的突出問題。

從理論上講，有三種方式可以用于解決風(fēng)電發(fā)展過于集中的問題。第一是本地消納。但由于受當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷水平的限制，這種方式短期內(nèi)無法發(fā)揮作用。第二是通過長距離輸送直流或交流電，將電力送到東南沿海負(fù)荷中心。第三是直接在距東南沿海負(fù)荷中心較近的有風(fēng)資源地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場。后兩個問題都在下面進(jìn)一步討論。

為了更加高效地開發(fā)和傳輸風(fēng)電，需要將發(fā)電和傳輸成本同時加以考慮。對于以傳輸風(fēng)電為主的輸電線路來說，如果傳輸能力按照風(fēng)電的最大出力進(jìn)行設(shè)計，無疑會造成浪費(fèi)。因?yàn)轱L(fēng)電有很強(qiáng)的間歇性。從發(fā)電和傳輸?shù)木C合成本最低角度選擇一個風(fēng)電的出力水平應(yīng)是一個合理的考慮。我們把設(shè)計裝機(jī)容量與資源允許的最大裝機(jī)容量(技術(shù)可開發(fā)量)之比叫作風(fēng)資源利用率，我們將輸電線路中為風(fēng)電預(yù)留的空間比重叫作容量比。

中國電力科學(xué)研究院對風(fēng)資源利用率和容量比之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，在風(fēng)速分布的上端，資源利用率下降的程度比對應(yīng)的容量比下降的程度要小。其中含義是，要使高風(fēng)速區(qū)的資源得到充分利用，需要占用更多傳輸容量(高容量比)，但得到的電量并不多，效率較低。反過來說，就是在風(fēng)速較高的區(qū)間減少容量比，不會造成同等幅度的風(fēng)資源損失。這一點(diǎn)對風(fēng)電發(fā)展的總體規(guī)劃和布局來說具有重要的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

千萬千瓦級風(fēng)電基地的建設(shè)，消納和遠(yuǎn)距離傳輸是個非常復(fù)雜的問題。中國電力科學(xué)研究院的研究表明，要解決好遠(yuǎn)距離輸送到問題，還需要進(jìn)一步的分析和優(yōu)化。根據(jù)研究結(jié)果，100%的資源利用率，需要100%的傳輸容量和風(fēng)電裝機(jī);而86.31%的資源利用率，用50%的相應(yīng)發(fā)電裝機(jī)和傳輸能力即可實(shí)現(xiàn)。

傳輸能力依舊是西北地區(qū)風(fēng)電進(jìn)一步發(fā)展的主要制約因素。比如，據(jù)甘肅省風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計到2015，風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到12.71吉瓦，2020年，達(dá)到20吉瓦。其中大部分電量可能需要輸送到東部或中部負(fù)荷中心。所以類似的規(guī)劃需要同時考慮資源條件和電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。

如果從西北向東南沿海輸送風(fēng)電，按最佳容量比設(shè)計70%，風(fēng)力發(fā)電的傳輸成本為0.14元/千瓦時(100%的容量比的傳輸成本是0.20元/千瓦時)。到東部負(fù)荷中心總成本等于現(xiàn)有電價加上傳輸成本及能量損失的成本，也就是0.666元/千瓦時。

目前，風(fēng)電開發(fā)過于集中在西北地區(qū)的主要原因在于其相對較高的電價。根據(jù)目前的電價政策和投資水平，大部分風(fēng)電場能夠得到高于基準(zhǔn)收益率8%的回報率。IV型地區(qū)電價最高，但風(fēng)資源較差，回報水平較低。I類地區(qū)電價最低，但I(xiàn)類地區(qū)的風(fēng)資源好，項(xiàng)目收益水平比其他地區(qū)的項(xiàng)目都高。這就造成了開發(fā)商集中在該地區(qū)的局面。不論投資成本如何，風(fēng)資源好的地區(qū)的回報均高于風(fēng)資源差的地區(qū)(類型I> II型>Ⅲ型> IV型)。而資源好的地區(qū)常常遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。所以要解決風(fēng)電開發(fā)過于集中，并遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的問題就必須對現(xiàn)有的電價政策做出適當(dāng)調(diào)整。

在I、II和III類區(qū)的項(xiàng)目，即使有棄風(fēng)的問題，其收益率通常也比沒有棄風(fēng)的IV類地區(qū)要高。如前面所討論的，棄風(fēng)主要發(fā)生在西北地區(qū)。假設(shè)8000元/千瓦的投資成本，II類區(qū)有5%的棄風(fēng)，Ⅲ類區(qū)有3%的棄風(fēng)，II類和III類區(qū)項(xiàng)目的收益仍比IV類區(qū)高。假設(shè)投資成本相同，如果棄風(fēng)率為10%，在滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)為2600小時時，II類和III類區(qū)項(xiàng)目的收益比沒有棄風(fēng)的IV型區(qū)項(xiàng)目低;在滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)為2800小時時，項(xiàng)目收益高于沒有棄風(fēng)的IV型區(qū)的項(xiàng)目。就是說只要棄風(fēng)率不超過10%，I類II類地區(qū)項(xiàng)目的收益就比VI類區(qū)高。

IV型區(qū)通常是在東南部地區(qū)，電價水平為0.61元/千瓦時，比從西北地區(qū)輸送到東南部地區(qū)的成本要低。如果將計算得到的環(huán)境效益(0.007元/千瓦時)考慮在內(nèi)，在東南部地區(qū)的電價水平應(yīng)該為0.673元/千瓦時(即使不考慮土地資源的稀缺性)。如果將東南部地區(qū)的風(fēng)電電價提高到這一水平，就可以引導(dǎo)更多的風(fēng)電開發(fā)向負(fù)荷中心轉(zhuǎn)移，減少西部向東部的輸電壓力。

本文的討論僅僅是一個例子。風(fēng)電行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展需要在規(guī)劃層面將發(fā)電、輸電、配電、用電做通盤的考慮，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電行業(yè)的經(jīng)濟(jì)有效和可持續(xù)發(fā)展。