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    风电与抽水蓄能联合优化 能否破解风电并网瓶颈?

     

    风力发电是目前发展最为迅速的新能源发电方式,但具有很强的随机性、波动性、反调峰性等特点,大规模并网给电力系统安全稳定运行带来了巨大挑战。抽水蓄能是当前技术最成熟的大规模储能方式,可有效平滑电力输出曲线,实现削峰填谷。如果能够把风电和抽水蓄能发电结合起来,是否可以破解风电大规模并网的瓶颈问题?6月15日正式启动的国家863计划课题“大规模风电与大容量抽水储能在电网中的联合优化技术”,将对此加以深入研究。

    当天,由国电南瑞牵头承担的“大规模风电与大容量抽水储能在电网中的联合优化技术”启动会在湖北省宜昌市召开。该课题属于国家863计划先进能源技术领域“智能电网高级分析与优化运行关键技术”项目之一。

    该课题旨在突破大规模间歇式新能源并网运行控制等智能电网分析与运行关键技术,解决我国电网存在的大规?稍偕茉聪赡芰Σ蛔愕任侍。研究将探索风电和抽水蓄能的联合优化运行关键技术,消除风电波动对电网的冲击,有效解决大规模风电并网带来的电网负荷平衡问题,实现绿色电力优质化,促进电网与波动性可再生能源的协调发展。

    课题将依托呼和浩特抽水蓄能电站、内蒙古电网以及大型风电基地开展相关技术研究,突破风电、抽水蓄能、储能等联合运行和实时控制等关键技术瓶颈,研发集成化的风电和抽水蓄能联合运行调度及管理系统。同时,该课题还将建设风电和抽水蓄能联合调度运行示范工程,开创大规模风电与大型抽水蓄能电站联合运行的先例,促进我国可再生能源的健康发展。

    风电并网的智能微网技术

    对于习惯了通过产能扩张来降低成本的中国企业来说,技术创新往往不是那么紧要的话题。

    这在中国的风电行业也得到印证。过去几年,中国风机企业不遗余力的将风机价格一次次拉至新低,但却毫无能力改变行业的另一个现实:风电技术已经好久未有实质性的突破。

    金风科技执行副总裁、研发业务单元总经理吴凯并不回避这一话题,“如果非要说永磁直驱技术是近几年行业中的亮点,我们所做的也不过是将已经存在了20多年的技术产业化了,从技术本身来说并未有太大的革新。”

    客观而言,虽然风机的发展史不短,但风能作为一种新型能源获取方式不过是最近几十年的事情。而在中国,因为市场的快速膨胀,所有人都对这个年轻的行业予以了最大的宽容。但现在,市场骤冷,几近苛责的行业要求逼着风电企业不得不重视起技术创新。

    “未来20年,风电的度电成本一定会低于火电,但对于风机企业来说,你首先要考虑这20年内如何让电网更好的接纳。”吴凯说。

    吴透露,“我们同时在进行智能微网的研究,这将成为金风科技未来提供新能源整体解决方案的最初数据的一个重要信息来源。”

    大兆瓦风机缺乏经济性

    记者:科技部正在力推10兆瓦级海上风电机组整机和零部件设计关键技术研发,去年下半年金风也申请了10兆瓦海上风电机组设计技术研究的项目,目前金风超大型海上风电机组方面的研究到什么程度了?

    吴凯:在大兆瓦风机技术方面,我们将于年内推出面向海上风电市场的6MW直驱永磁机组,目前已完成整体设计和零部件试制。10兆瓦直驱永磁超大容量海上风电机组,我们从2010年初就已启动预研工作,是作为金风针对未来超大型海上风电机组市场需求而开发的储备产品。

    记者:一些质疑的观点认为,许多风机厂家生产大兆瓦风机都只是简单的做大功率而缺乏基础研究,您怎么看?

    吴凯:目前来看国内总体大家说做大都是简单的体量上的放大。它是没有一个核心技术的推延,很可能做大了根本没有经济意义。

    以6兆瓦的海上风机为例,以中国的海岸疆域来看,至少需要150米叶轮直径的叶片进行匹配,相当于单个叶片长度为73米。现在的问题是中国可能还没有哪家叶片厂家可以做一个载荷、成本适中的73米长叶片。

    此外,海上机组的保养也是很重要的问题。海上风机一旦安装了就很难经常维护,那么你要考虑如何去;ふ庑┓缁乐寡挝砀。

    曾经的失误恐慌过

    记者:2008年金风收购了德国VENSYS70%的股份,后者当时是世界上少数几个有能力开发直驱永磁风力发电技术的公司之一。有人认为金风的技术主要是来自于VENSYS的研发,实际上国内团队的研发能力还是很弱?

    吴凯:金风在收购VENSYS之前就已经有研发能力,只不过那时候公司的体量小,研发能力也比较弱。虽然金风一开始也是购买国外公司的许可证,但是我们也是在产业化的过程中不断地进行技术的优化和调整。比如我们购买Repower750千瓦的风机,但其实他们自己生产的很少,这个型号我们至少生产了4000台,实际上750千瓦的风机是在中国市场发扬光大。

    记者:您刚刚提及的研发方向都更偏向于基础研究,但是不是走的太稳了?有观点认为金风在2008年没有及时推出兆瓦级风机,才使得市场份额被华锐赶超了,那现在金风在先进技术上的储备如何?

    吴凯:金风确实有一些失误,那时候我们恐慌过,但是现在我们成熟了,反而更看重基础的研究和开发工作。如果我们做好电气和机械两方面的研究,掌握了风机的核心技术,我们的开发周期肯定会缩短。不管什么型号或者性能的风机,只要我们基于基础可靠性的设计,再进一步按照特定项目的要求进行技术优化,我们的产品就能很迅速的推向市场。

    金风现在的思路是,希望建立起一个仿真的平台,产品在设计完之后全部要在仿真平台上进行测试、模拟,模拟完之后才进行样机测试。

    尝试智能微网

    记者:从去年开始,电网对风机并网提出了越来越多的技术要求,您如何看待这样被动的技术提升?

    吴凯:我们可能是国内唯一一家有专门研究电网和并网技术的团队,因为主要是觉得对电网了解的越多,技术水平越高,那么它就可以植入一个风机,可以降低整个的并网的难度包括和集成商对电网风险的能力。

    在电网的适应性上我们也不是完全被动的,比如我们正在研究一些特殊领域,尤其一些瞬时负荷很大的,比如说高铁沿线,高铁的经过对电网有一些冲击,我们是不是能通过风机去消纳这种高负荷对电网产生的一些冲击,比如说一些谐波。我们做这方面的研究,今后陆续会有一些产品推向市场。

    记者:金风从2010年还开始研究和建设智能微网,目前这方面的进展如何?

    吴凯:智能微网项目还在试验阶段,在位于凉水河畔的2.5兆瓦风电机组和503千瓦位于金风办公楼建筑物屋顶的光伏,组成了风光互补的电源系统,我们还配备了钒液流电池、锂电池、超级电容和飞轮四种储能方式。

    现在产生的电力我们主要是用于工厂的生产,未来考虑搭载2台112千瓦的电动机和2个直流快速充电桩、2个直流慢速充电桩和2个交流充电桩给电动汽车充电。

    这个项目我们其实是主要关注在整个的智能微网的运行方面,除了风机,微网的控制系统也是我们自己研发的。

    阻碍风电上网并非技术问题 利益调整是关键

    蒙西电网能做到,为什么国家电网做不到?这里面有很多问题值得深思。并网是一个利益调整的问题,怎么看待风电发展、怎么看待可再生能源发展?如果把风电和可再生能源真正作为战略性新兴产业和朝阳产业,那么,这些问题都是可以解决的。

    风电发展空间很大,虽然我国已装机6000多万千瓦,世界第一,但仅占我国电力总装机容量的6%、总发电量的3%,潜力非常大。

    政策上,大家都说这两年中国风电企业的情况不好,利润直线下降,增长也放缓。但是,据我了解,国务院、国家能源局对风电发展战略没有改变,而是一如既往地支持,并且审批风电项目的进度也在加快。马上就要出台的《可再生能源发展规划》,据业内多数人估计,到2020年肯定能超过2亿千瓦的装机。我们跟国家发改委能源所、国际能源署一起做了一个《中国风电发展路线图研究》,根据研究结果,我们认为到2020年、2030年、2050年中国的风电装机分别可以达到2亿千瓦、4亿千瓦和10亿千瓦,风力发电量将占全国总发电量的17%,成为中国五大电源之一,成为有效的替代能源。

    所以,中国风电的市场前景非常美好,而且我国风电产业有一定的技术支持,具备成为引领技术发展的真正战略性的新兴产业。中国一直在找这样一个产业,跟国际上能匹配,我们能在国际上立足,不管是市场、技术,还是下一步发展空间上,风电真是一个非常好的产业。

    但是中国的风电发展也遇到了瓶颈问题。第一,风电并网接纳难题,去年,全国因为限电,风能白白浪费100亿千瓦时,相当于浪费了50亿元。另外,很多项目开工受阻、一些不合理的标准出台等等,都导致了风电建设的延缓。

    这些问题的根本原因我不再细讲了,电网接纳问题不是一个技术问题,好多人认为,有风就有电,没风就没电,对电网带来很大冲击,我没有用“间歇性”这个词,很多报纸和媒体认为风是间歇式的,但我认为,风是波动性的,对于电网来说,目前的容量根本就不算很难的问题,所有国际和国内的研究报告都证明,风力发电比例占电网20%以下时,现有的技术和管理都可以解决,而且不会带来经济、成本的上升。

    丹麦整个国家电力的20%来自风电,西班牙也接近了20%,而且在某一时段,风电比例可以占到上网电量的70%甚至80%。中国的内蒙古也取得了很好的成绩,内蒙古在今年4月的两周多时间里,每天风力发电占当天用电比例超过20%,有一天最高达到30%,也没有对电网造成很大影响,这就是蒙西电网给业界带来的很好示范。蒙西电网能做到,为什么国家电网做不到?这里面有很多问题值得深思。并网是一个利益调整的问题,怎么看待风电发展、怎么看待可再生能源发展?如果把风电和可再生能源真正作为战略性新兴产业和朝阳产业,那么,这些问题都是可以解决的。

    (责任编辑:wzxny)