我國新能源發(fā)展對電力工業(yè)的影響
我國新能源發(fā)展對電力工業(yè)的影響
國際新能源網(wǎng)
開發(fā)應用新能源發(fā)電是我國電力工業(yè)的發(fā)展方向
我國新能源發(fā)電潛力巨大
風能發(fā)電。根據(jù)氣象資料初步估算，我國可開發(fā)的陸地風能資源大約為2.5億千瓦，可利用的海洋風能資源大約為7.5億千瓦，共計約10億千瓦。2007年，我國風力發(fā)電量為53.6億千瓦時，僅占全國發(fā)電總量的0.16%。近年來，風電發(fā)展十分迅速，僅2008年新增風電裝機容量就高達600萬千瓦，裝機增長率達到了100%。目前，全國風電裝機總量已超過1200萬千瓦，在建裝機規(guī)模為1000萬千瓦。預計今后一段時期內(nèi)，風能發(fā)電將成為引領新能源發(fā)展的主力軍。
大陽能發(fā)電。目前，我國已初步建立起了從原材料生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)建設等多個環(huán)節(jié)組成的完整光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈，這為我國光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了良好基礎。截至2007年底，我國從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)已達50余家，生產(chǎn)能力約為290萬千瓦，年產(chǎn)量已達100萬千瓦以上，占世界的1／4，位居全球第三，但是我國光伏發(fā)電的累計裝機容量僅10萬千瓦，可以說太陽能發(fā)電才剛剛起步。
生物質(zhì)能發(fā)電。我國生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)換為能源的潛力約5億噸標煤，今后隨著造林面積的擴大和經(jīng)濟社會的發(fā)展，生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為能源的潛力可達10億噸標煤左右。2007年，生物質(zhì)發(fā)電42.5億千瓦時，僅占總發(fā)電量的0.13%。
隨著技術(shù)的日益成熟，新能源發(fā)電效率將逐步提高，成本也將隨之下降，發(fā)電總量將不斷增加，預計到2020年，我國新能源利用量將達到3億噸標煤，約占一次能源供應的10%，新能源發(fā)電的裝機容量達到1.2億千瓦，對總發(fā)電量的貢獻率達到6%。
開發(fā)利用新能源發(fā)電正當其時
發(fā)展新能源已成國際能源戰(zhàn)略主流。據(jù)國際能源署不完全統(tǒng)計，已有50多個國家和地區(qū)先后制定了激勵新能源發(fā)展的相關政策。美國奧巴馬政府的新政中，對新能源開發(fā)做出了極大的傾斜，提出到2012年美國發(fā)電量的10%將來自新能源，今后5年內(nèi)，僅美國市場的太陽能發(fā)電設備需求量將是2007年全年新增容量的5.8倍。
新能源發(fā)電技術(shù)日趨成熟。我國風電已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，掌握了風電機組集成技術(shù)，具備了建設大型風電場的能力。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)逐步成熟，太陽能硅材料技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化不斷加快。生物質(zhì)能在引進國外垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)和設備的墓礎上，經(jīng)過消化吸收，現(xiàn)已基本具備制造垃圾發(fā)電設備的能力。隨著技術(shù)水平的提高，新能源開發(fā)成本急劇下降，新能源發(fā)展前景良好。
發(fā)展新能源政策環(huán)境逐步成熟。近幾年來，我國陸續(xù)頒布了《可再生能源法》、《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》等。從2009年1月1日起，風力發(fā)電設備關鍵件等有利于環(huán)境保護的設備及零部件繼續(xù)實施較低的進口暫定稅率。財政部發(fā)布《風力發(fā)電設備產(chǎn)業(yè)化專項資金管理暫行辦法》，明確將對風力發(fā)電設備制造商給予直接的現(xiàn)金補貼。中國的《新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也有望擇期出臺。在強有力的產(chǎn)業(yè)政策扶持下，新能源的春天已經(jīng)到來。
新能源發(fā)電為我國電力行業(yè)帶來巨變
對發(fā)電側(cè)的影響
新能源發(fā)電將改變發(fā)電側(cè)競爭格局。特別是以小型風力發(fā)電和太陽能發(fā)電裝置為代表的發(fā)電技術(shù)，將打破傳統(tǒng)的集中發(fā)電模式，提供了分布式發(fā)電的可能。從長遠看，新能源發(fā)電技術(shù)的進步，必將使得市場準入門檻降低，電力市場發(fā)電側(cè)將出現(xiàn)越來越多的競爭者。
新能源發(fā)電將引發(fā)新一輪的“跑馬圈地”。新能源分布有很強的地域特點，例如，我國風力資源最豐富的地區(qū)只集中在新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、河北和江蘇等省的部分地區(qū)，有效風能密度超過200瓦／平方米；而貴州、四川、河南等省的大部分地區(qū)風能資源相對匱乏，有效風能密度不足50瓦／平方米。為了保證風電開發(fā)效率，國家決定力爭用10多年的時間建設幾個千萬千瓦級的風電基地。這些寶貴的地域資源必將成為各大發(fā)電公司競相追逐的對象。
對電網(wǎng)側(cè)的影響
雖然現(xiàn)在我國新能源發(fā)電的比例還很低，但隨著開發(fā)步伐的加快，電網(wǎng)側(cè)已明顯感到了新能源發(fā)電帶來的挑戰(zhàn)。
以風力發(fā)電為例，一是大部分風電場均遠離負荷中心，為了保證風力發(fā)電安全可靠外送，需要電網(wǎng)企業(yè)結(jié)合新能源發(fā)展布局，重新調(diào)整電網(wǎng)建設規(guī)劃，新建改建大量輸變電配套工程，確保電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全可靠。二是風力發(fā)電具有較強的隨機性和間歇性，且出力多具有反調(diào)節(jié)特性。由于目前風電場還不能有效預測發(fā)電出力，需要電網(wǎng)留有更多的備用電源和調(diào)峰容量，導致大規(guī)模風電接人電網(wǎng)后增加電網(wǎng)運行的難度。三是大規(guī)模風電功率注入電網(wǎng)，將影響電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，影響電網(wǎng)安全。四是風電并網(wǎng)存在電壓波動、閃變以及諧波問題，影響電能質(zhì)量。
再如，以太陽能發(fā)電為代表的分布式發(fā)電將引起低壓配網(wǎng)雙向潮流問題。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，配電網(wǎng)絡只為單向潮流設計，一旦出現(xiàn)雙向潮流，相應的電氣設備、繼電保護配置、計量裝置都需要調(diào)整和更改，特別是在檢修作業(yè)中，還將出現(xiàn)防反送電、防觸電等新的安全問題。
對需求側(cè)的影響
從某種程度上說，新能源分布式發(fā)電對需求側(cè)的影響更為深遠。目前，國外對于利用太陽能實現(xiàn)居民用電“零耗能”的嘗試取得了突破性進展。在美國能源利用效率最高的加利福尼亞州，政府已經(jīng)制定了目標宏偉的“下一代”能效戰(zhàn)略計劃，計劃之一是在2020年前實現(xiàn)新建住宅“零耗能”，即新建住宅一年中通過就地新能源產(chǎn)生的總電能與住宅耗用的總電能相等。換句話說，就是在白天住宅通過太陽能發(fā)電裝置將富裕電能輸送給電網(wǎng)，在夜晚住宅通過電網(wǎng)接收所需電能，這兩次電能交換數(shù)量相等，方向相反，對于需求側(cè)而言能源凈消耗為零。當前，我國也在積極啟動相關新能源示范項目，開展城市屋頂太陽能光伏發(fā)電應用示范項目建設。
如果電力儲能技術(shù)發(fā)展到一定水平，電能能夠大規(guī)模存儲，那么就會彌補新能源發(fā)電的間歇性不足，為偏遠孤立地區(qū)電力“自發(fā)自用”創(chuàng)造條件，這樣既滿足了偏遠地區(qū)人民的用電需求，又可以避免小容量、長距離、高損耗輸電，提高能源利用效率。
對電力市場定價機制的影響
新能源發(fā)電定價是一個新的課題，這關系到新能源的健康發(fā)展，也關系到社會的承受能力?？紤]到新能源發(fā)電的高成本和環(huán)境效益等特殊性，國際社會普遍采用價格政策促進新能源發(fā)電。到2007年底，全球共有接近50個國家建立和實施了不同類型的新能源電價體系和政策，主要有以下幾種形式：固定電價體系、溢價電價體系、招標電價體系、市場電價體系和綠電電價體系。
我國新能源發(fā)電價格形成機制仍處于摸索階段，經(jīng)歷過數(shù)次修改完善。以風電為例，其上網(wǎng)電價的形成機制大致經(jīng)歷了四個階段：一是完全競爭上網(wǎng)。從1990-1998年，上網(wǎng)電價的水平比較低，一般都低于0.3元／千瓦時。二是審批電價上網(wǎng)。1998—2003年，各地風電上網(wǎng)電價由地方政府確定后上報國家，其中較低的上網(wǎng)電價一般與當?shù)厝济簷C組上網(wǎng)電價相當。三是雙軌制上網(wǎng)。2003-2005年，風電上網(wǎng)電價進入雙軌制，出現(xiàn)招標電價和審批電價并存的局面，即國家組織的大型風電場采用招標的方式確定電價，而在省區(qū)級項目審批范圍內(nèi)的項目，仍采用審批電價方式。四是招標加核準方式。2006年《國家再生能源法》頒布規(guī)定，風電電價通過招標方式產(chǎn)生，電價標準根據(jù)招標電價的結(jié)果來確定，此階段采用的是招標和核準并行的方式。
不可否認，招標定價方式對于降低風電上網(wǎng)電價，減輕社會用電負擔有很大好處。但由于同一地區(qū)風資源相近的不同項目，上網(wǎng)電網(wǎng)差異較大，導致價格信號出現(xiàn)紊亂，投資者投資熱情受到了影響，并不利于新能源健康發(fā)展。未來，我國將改革現(xiàn)行的招投標定價機制，逐步走向標桿電價模式，即一個地區(qū)確定一個標桿電價，以表明政府對于新能源的支持態(tài)度。
對電力裝備業(yè)的影響
在新能源發(fā)電的強力拉動下，未來較長時期內(nèi)，我國電力設備商將步人新能源市場，面臨全新的發(fā)展機遇。以風電設備制造業(yè)為例，其一，市場潛力巨大。預計到2010年和2020年，全球風電設備市場容量將分別達到320億美元和1200億美元。就中國而言，目前已經(jīng)成為全球最大的風電市場，按照對中國風機市場新增裝機的估計，到2010年和2020年，風機市場容量約為180億元和800億元，市場前景廣闊。其二，國家對風電設備制造業(yè)的扶持力度不斷加大。在我國現(xiàn)行的風電特許權(quán)招標中，對于國產(chǎn)化率的要求正在不斷加強。
國家發(fā)改委在2005年出臺的《關于風電建設管理有關要求的通知》中明確規(guī)定，風電設備國產(chǎn)化率要達到70%以上，不滿足設備國產(chǎn)化率要求的風電場不允許建設。其三，國內(nèi)設備制造能力不斷提升。雖然國內(nèi)風電設備制造關鍵技術(shù)都來自國外，國內(nèi)廠家還不具備完全自主開發(fā)的能力，但是經(jīng)過多年實踐，我國風電設備制造技術(shù)已經(jīng)取得了很大進步，大型風電機組制造技術(shù)已基本掌握，主要零部件能夠自產(chǎn)，同時還培養(yǎng)了一批專業(yè)的風電設計、開發(fā)建設和運行管理隊伍，為風電設備制造業(yè)的長期健康發(fā)展打下了堅實的基礎。
智能電網(wǎng)迎接新能源時代
隨著大量新能源不斷接人，傳統(tǒng)電網(wǎng)運行模式的劣勢進一步顯現(xiàn)。要大規(guī)模發(fā)展新能源發(fā)電，必須提高電網(wǎng)對新能源的接納能力，提高電網(wǎng)的運行控制水平，從根本上改變電網(wǎng)的運行控制方式，建設智能電網(wǎng)是較好的選擇。
智能電網(wǎng)是21世紀電網(wǎng)管理和技術(shù)發(fā)展的大轉(zhuǎn)型。智能電網(wǎng)以發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，不斷研發(fā)新型的電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，并將其有機結(jié)合，實現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用。通過智能電網(wǎng)建設，電力發(fā)、輸、配、售各環(huán)節(jié)都將發(fā)生飛躍和提升，電網(wǎng)發(fā)展也將隨之發(fā)生深刻變化。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)至少具有以下幾個突出特點，使其在新能源接入和節(jié)能減排方面具有無可比擬的優(yōu)勢：第一，自愈能力。無需或僅需少量人為干預，即可實現(xiàn)電力網(wǎng)絡中存在問題元器件的隔離或使其恢復正常運行，避免用戶的供電中斷，大大提高電網(wǎng)可靠性。第二，安全性。智能電網(wǎng)能夠準確地對人為或自然發(fā)生的擾動做出辨識與反映，最大限度地保證人身、設備和電網(wǎng)的安全。第三，經(jīng)濟性。智能電網(wǎng)將會使電網(wǎng)運行與批發(fā)電力市場，甚至零售電力市場，實現(xiàn)無縫銜接；有效的市場設計可以提高電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運行和可靠性管理水平，促進電力市場競爭效率的提高。第四，兼容性。智能電網(wǎng)既能適應大電源的集中接人，也能對分布式發(fā)電方式友好接入，做到“即插即用”，支持風能、太陽能等可再生能源的大規(guī)模應用。第五，交互性。在電網(wǎng)運行中與用戶設備和行為進行交互，將其視為電網(wǎng)的有機整體，促使電力用戶發(fā)揮積極作用，實現(xiàn)電力運行和環(huán)境保護等多方面的收益。第六，資產(chǎn)優(yōu)化。引入最先進的IT和監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化設備和資源的使用效益，從整體上實現(xiàn)網(wǎng)絡運行和擴容的優(yōu)化，降低電網(wǎng)的運維和投資成本。第七，電能質(zhì)量。在數(shù)字化、高科技占主導的智能電網(wǎng)模式下，用戶的電能質(zhì)量能夠得到有效保障，并實現(xiàn)電能質(zhì)量的差別定價。
最新的科學技術(shù)已經(jīng)為建設智能電網(wǎng)奠定了堅實的技術(shù)基礎。首先，在電力一次設備方面，靈活交流輸電、新式電纜和線路技術(shù)正在逐漸成熟；其次，電力系統(tǒng)的量測技術(shù)、電力通信技術(shù)發(fā)展迅速；更重要的是，各層的電網(wǎng)控制技術(shù)得到了飛速發(fā)展。目前，歐美發(fā)達國家的電網(wǎng)企業(yè)大都在積極推進智能電網(wǎng)建設，并將其作為未來電網(wǎng)發(fā)展的重要目標。電力行業(yè)發(fā)展與管理模式必將迎來一次深刻的革新，我們應該站在國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的高度來認識智能電網(wǎng)建設，積極主動推進我國智能電網(wǎng)的研究與建設工作。
