林綠浩，胡曉曦，李子蕭，熊 彬

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

在日本核危機(jī)出現(xiàn)之后，世界各國(guó)將會(huì)越來(lái)越注重對(duì)水能以及風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等清潔能源的開發(fā)和利用。風(fēng)電作為具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]，不僅在能源安全和提高能源使用率方面扮演著重要角色，而且在控制環(huán)境污染和減少溫室氣體排放等方面發(fā)揮不可或缺的作用。2010年我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量1892萬(wàn)kW，增長(zhǎng)率為73.3%，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量4473萬(wàn)kW，新增和累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量雙居世界第一位[2]。但是，同歐美等國(guó)家相比，我國(guó)的風(fēng)電發(fā)展還存在諸多問(wèn)題亟需進(jìn)一步解決。本文通過(guò)運(yùn)用SWOT分析方法[3]，對(duì)我國(guó)風(fēng)電的內(nèi)部S（Strength，優(yōu)勢(shì)）和W（Weakness，劣勢(shì)）進(jìn)行分析，認(rèn)清我國(guó)風(fēng)電自身的特征，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)力量，努力克服劣勢(shì)因素；同時(shí)兼顧外部環(huán)境的O（Opportunity，機(jī)遇）和T（Threat，挑戰(zhàn)），搶抓機(jī)遇，避免風(fēng)險(xiǎn)，揭示宏觀環(huán)境下我國(guó)風(fēng)電的科學(xué)發(fā)展規(guī)劃。

1 自身?yè)碛械膬?yōu)勢(shì)（S）

1.1 節(jié)能減排

除水電外，風(fēng)電與其它形式的發(fā)電方式相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。風(fēng)能是一種清潔、可再生、無(wú)污染的綠色能源，原料源源不斷并且采集成本低，生產(chǎn)過(guò)程極其清潔，無(wú)污染氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有顯著的節(jié)能減排效益。例如，2010年內(nèi)蒙古風(fēng)電發(fā)電量為199.24億kW·h，同比上年增長(zhǎng)103%，相對(duì)于燃煤機(jī)組，減少二氧化碳排放量約1950萬(wàn)噸，減少二氧化硫10萬(wàn)噸，節(jié)約標(biāo)煤約700萬(wàn)噸，節(jié)水896萬(wàn)噸，對(duì)改善當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境有積極的作用，也為當(dāng)?shù)毓?jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。

1.2 風(fēng)能儲(chǔ)量豐富

我國(guó)風(fēng)能資源十分豐富，而且集中分布在東北、西北、華北（三北）和東部沿海地區(qū)，具備大規(guī)模、基地式開發(fā)的潛力。中國(guó)氣象局第三次風(fēng)能資源普查結(jié)果顯示，我國(guó)陸地10米高度層風(fēng)能儲(chǔ)量為40億kW以上，其中技術(shù)可開發(fā)量近3億kW。2006年，國(guó)家氣候中心采用數(shù)值模擬方法對(duì)我國(guó)風(fēng)能資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，在不考慮青藏高原的情況下，全國(guó)陸地10米高度層風(fēng)能資源的技術(shù)可開發(fā)量為25.48億kW，大大超過(guò)第三次全國(guó)風(fēng)能資源普查結(jié)果[5]。

根據(jù)我國(guó)風(fēng)能資源分布特點(diǎn)，提出建設(shè)“風(fēng)電三峽”的宏偉構(gòu)想。目前已分別在甘肅、新疆、河北、吉林、蒙古、江蘇、山東7個(gè)風(fēng)能資源豐富的省區(qū)，規(guī)劃建設(shè)8個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，如圖1所示。其中甘肅酒泉地區(qū)第一個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地一期工程已全面完成。

圖1 我國(guó)風(fēng)能資源和千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地規(guī)劃分布

2 客觀存在的劣勢(shì)（W）

2.1 平均風(fēng)速偏低

根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）2004年所作的調(diào)查，世界年平均風(fēng)速分布如圖2所示[4]。風(fēng)電機(jī)組的出力與風(fēng)速有很大的關(guān)系，而我國(guó)風(fēng)能的平均風(fēng)速低于世界平均水平。

圖2 世界年平均風(fēng)速分布圖

2.2 并網(wǎng)運(yùn)行困難

由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，從理論分析和實(shí)際運(yùn)行情況看，風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)電壓、頻率和穩(wěn)定性等都會(huì)產(chǎn)生一定影響，具體影響情況見表1[5]。

表1 大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)安全的影響

我國(guó)風(fēng)電大規(guī)模、集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離、高電壓輸送的獨(dú)有特點(diǎn)，會(huì)給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來(lái)調(diào)頻、調(diào)峰、運(yùn)行控制等問(wèn)題[6]。其中調(diào)峰問(wèn)題是制約我國(guó)風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)的主要矛盾之一，而電源結(jié)構(gòu)不合理是導(dǎo)致調(diào)峰困難的根本原因。我國(guó)電源結(jié)構(gòu)以燃煤發(fā)電為主，調(diào)峰性能好的水電、燃油發(fā)電、天然氣發(fā)電的裝機(jī)容量不足20%，風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)，將進(jìn)一步加劇電源結(jié)構(gòu)不合理，從而增加電網(wǎng)調(diào)峰壓力。

2.3 低電壓穿越能力不足

低電壓穿越能力是指在電網(wǎng)運(yùn)行中，系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)或遠(yuǎn)端（近端）故障而引起局部電壓瞬間跌落的情況下，不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運(yùn)行，甚至還可以為系統(tǒng)提供一定無(wú)功以幫助系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力。一般情況下，火電、水電等常規(guī)機(jī)組均可通過(guò)快速調(diào)節(jié)勵(lì)磁，提供電壓支撐，保持系統(tǒng)低電壓期間機(jī)組的可靠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行而不脫網(wǎng)。由于我國(guó)的風(fēng)電機(jī)組未配備快速無(wú)功補(bǔ)償裝置和相應(yīng)控制系統(tǒng)，大部分不具備低電壓穿越能力，而風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力在德國(guó)、英國(guó)等均有嚴(yán)格的要求。2011年上半年，分別在甘肅酒泉、瓜州和河北張家口發(fā)生三起由于風(fēng)電機(jī)組不具備低電壓穿越能力，導(dǎo)致大量風(fēng)電脫網(wǎng)的事故。

3 搶抓當(dāng)前的機(jī)遇（O）

3.1 國(guó)家政策積極扶持

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大規(guī)劃，政府出臺(tái)多項(xiàng)扶持政策，大力推進(jìn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2006年頒布的《可再生能源法》設(shè)立專項(xiàng)資金，通過(guò)減免稅收、鼓勵(lì)發(fā)電并網(wǎng)、優(yōu)惠上網(wǎng)價(jià)格、貼息貸款和財(cái)政補(bǔ)貼等激勵(lì)性政策，倡導(dǎo)發(fā)電企業(yè)和消費(fèi)者積極參與可再生能源發(fā)電，并要求電網(wǎng)企業(yè)全額收購(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)的可再生能源電量，為風(fēng)電的全額上網(wǎng)提供方便，降低對(duì)風(fēng)電征收的增值稅率，并適當(dāng)減免企業(yè)所得稅。

《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)資金管理暫行辦法》規(guī)定，對(duì)滿足支持條件企業(yè)的首50臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，按每千瓦600元的標(biāo)準(zhǔn)予以補(bǔ)助，其中整機(jī)制造企業(yè)和關(guān)鍵零部件制造企業(yè)各占50%[7]。此次財(cái)政補(bǔ)貼對(duì)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備行業(yè)的快速發(fā)展具有重要的意義，必將大力促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電設(shè)備技術(shù)的成熟和完善?！峨娏I(yè)“十二五”規(guī)劃研究報(bào)告》提出“十二五”期間電源的投資約為27500億元，占全部電力投資的52%，到2015年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1億kW。

3.2 風(fēng)電技術(shù)成熟

在可再生能源發(fā)電技術(shù)中，風(fēng)電技術(shù)是除水電之外最成熟的。歐美等國(guó)經(jīng)過(guò)二十幾年持之以恒的努力，使得風(fēng)電技術(shù)有了較大的突破，初步實(shí)現(xiàn)了大型化、規(guī)?；l(fā)展[8]，風(fēng)電最大單機(jī)容量從上世紀(jì)八十年代初的50kW上升到2005年的5MW。2011年5月由我國(guó)華銳風(fēng)電科技集團(tuán)自主研發(fā)的首臺(tái)6MW風(fēng)電機(jī)組正式出產(chǎn)，這是目前中國(guó)單機(jī)容量最大的風(fēng)電機(jī)組，標(biāo)志中國(guó)風(fēng)電機(jī)組大型化進(jìn)入了一個(gè)新的階段。在風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的價(jià)格也在持續(xù)下降。2007年年初國(guó)外風(fēng)機(jī)報(bào)價(jià)在7000元/kW以上，國(guó)內(nèi)為6700元/kW；到2010年6月，國(guó)外風(fēng)機(jī)報(bào)價(jià)已經(jīng)降至5600元/kW，國(guó)內(nèi)則降至4600元/kW左右[9]。

3.3 建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)

建設(shè)智能電網(wǎng)將為我國(guó)風(fēng)電發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)平臺(tái)[10]。與歐美智能電網(wǎng)建設(shè)偏重配電網(wǎng)相比，中國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)包括電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，將電網(wǎng)建設(shè)成為智能廣域機(jī)器人（smart wide area robot,Smart-WAR），也就是具有“多指標(biāo)自趨優(yōu)運(yùn)行能力”的電網(wǎng)[11]。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)一方面能夠解決大規(guī)模風(fēng)電源接入帶來(lái)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題，有效提高電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力；另一方面可為遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的清潔能源規(guī)?；⒓s化開發(fā)提供輸出條件[12]。

4 所要面臨的挑戰(zhàn)（T）

4.1 核心技術(shù)國(guó)外壟斷

雖然我國(guó)的風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)發(fā)展迅速，但是由于我國(guó)風(fēng)電事業(yè)起步較晚，風(fēng)電技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造能力與風(fēng)電發(fā)展水平不匹配，風(fēng)機(jī)的核心技術(shù)仍然掌握在丹麥、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。目前我國(guó)風(fēng)電機(jī)組整機(jī)制造商有80多家，但是缺乏核心技術(shù)和高端產(chǎn)品，如軸承、電控系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件技術(shù)都受到國(guó)外控制，國(guó)內(nèi)企業(yè)多是購(gòu)買國(guó)外技術(shù)，而不具備整機(jī)設(shè)計(jì)能力。

4.2 風(fēng)電消納能力不足

我國(guó)風(fēng)能資源和電力需求分布存在較大的不平衡性和區(qū)域差異性，風(fēng)能資源主要集中在“三北”等偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。同時(shí)受當(dāng)?shù)仉娏ω?fù)荷發(fā)展水平、電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模等條件的限制，風(fēng)電消納能力不足。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的《國(guó)家電網(wǎng)公司促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展白皮書》，截止到2011年3月底，公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)風(fēng)電并網(wǎng)容量為3316萬(wàn)kW，至少有四分之一的電能并沒(méi)有被電網(wǎng)消納，如果將未消納的電能利用儲(chǔ)能裝置進(jìn)行存儲(chǔ)，就會(huì)帶來(lái)更多的成本和安全問(wèn)題。

4.3 風(fēng)電與電網(wǎng)發(fā)展不協(xié)調(diào)

與風(fēng)電的發(fā)展速度相比，電網(wǎng)的發(fā)展相對(duì)滯后，我國(guó)風(fēng)電主要采用集中式開發(fā)，接入大電網(wǎng)，與歐美的分布式接入電網(wǎng)模式有較大區(qū)別，電網(wǎng)調(diào)度問(wèn)題也還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模風(fēng)電接入的要求。2007年頒布的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》對(duì)未來(lái)風(fēng)電的規(guī)模進(jìn)行了預(yù)測(cè)，到2010年全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到500萬(wàn)kW，到2020年全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量將達(dá)到3000萬(wàn)kW。而截止到2010年年底，我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到4473萬(wàn)kW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期值。另外，對(duì)風(fēng)電的消納和輸送缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，出現(xiàn)了“重發(fā)輕供”的現(xiàn)象。導(dǎo)致風(fēng)電與電網(wǎng)建設(shè)呈現(xiàn)出不協(xié)調(diào)、不匹配發(fā)展。

5 我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展規(guī)劃

我國(guó)風(fēng)電的前景廣闊，發(fā)展?jié)摿薮?。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷成熟，我國(guó)風(fēng)電將又有一個(gè)新的飛躍。為了促進(jìn)風(fēng)電的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策和管理等方面做出更大的努力。

5.1 加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃，促進(jìn)風(fēng)電與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展

積極推進(jìn)我國(guó)“一特四大”戰(zhàn)略的實(shí)施，建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，為風(fēng)電的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。加強(qiáng)我國(guó)電力的統(tǒng)一規(guī)劃，全國(guó)規(guī)劃與地方規(guī)劃有機(jī)結(jié)合，堅(jiān)持風(fēng)電與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的規(guī)劃原則，通過(guò)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃的送出需求合理調(diào)整電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，形成風(fēng)電電源與電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)互動(dòng)的協(xié)調(diào)機(jī)制，確保風(fēng)電與電網(wǎng)協(xié)調(diào)、同步發(fā)展。

5.2 完善國(guó)家能源政策，優(yōu)化風(fēng)電資源配置

深刻解讀國(guó)家風(fēng)電政策，積極主動(dòng)配合國(guó)家有關(guān)部門制定風(fēng)電接入電網(wǎng)的相關(guān)戰(zhàn)略和政策。其中，落實(shí)風(fēng)電消納問(wèn)題是解決風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵，將消納風(fēng)電作為國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，按照國(guó)家能源安全和能源資源的優(yōu)化配置要求，倡導(dǎo)全國(guó)電力市場(chǎng)消納風(fēng)電。由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，大規(guī)模風(fēng)電與其它配套電源協(xié)調(diào)建設(shè)才能提供穩(wěn)定的外送電源。因此，將風(fēng)電與配套的火電打捆外送能夠提高輸電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性。

5.3 提升風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)自主創(chuàng)新能力

我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的關(guān)鍵是提升風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。應(yīng)建立以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加大扶持力度，加快制定行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，搭建公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，建立健全自主創(chuàng)新人才支持系統(tǒng)，多舉措提升我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)的自主創(chuàng)新能力[13]，創(chuàng)建擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

5.4 進(jìn)一步制定和完善風(fēng)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家應(yīng)盡快制定風(fēng)電設(shè)備制造和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)修訂風(fēng)電場(chǎng)安全、運(yùn)行、檢修等規(guī)程。制定像歐美那樣明確、嚴(yán)格的風(fēng)電接入電網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)具備在線有功、無(wú)功調(diào)節(jié)能力或低電壓穿越能力等功能，風(fēng)電機(jī)組必須具備適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行要求的功能。建立強(qiáng)制性的風(fēng)電并網(wǎng)認(rèn)證和檢測(cè)制度，完善并網(wǎng)檢測(cè)認(rèn)證體系，對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組實(shí)行強(qiáng)制檢測(cè)認(rèn)證，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5.5 加強(qiáng)風(fēng)電并網(wǎng)監(jiān)管，促進(jìn)風(fēng)電健康發(fā)展

國(guó)家電力監(jiān)管部門要重視風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)的相互影響，加強(qiáng)監(jiān)管力度，制定風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)管理辦法和風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)安全性評(píng)估。國(guó)家發(fā)改委對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)的申報(bào)項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格核準(zhǔn)和慎重審批，要統(tǒng)一規(guī)劃，促進(jìn)風(fēng)電協(xié)調(diào)、健康發(fā)展。

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