最近，央視題為“甘肅千億風電基地停擺”的新聞報道播出后，“棄風棄光限電”問題一下在社會上引起廣泛關注。2015年全國風電平均利用小時數(shù)1728，平均棄風率接近15%，個別地區(qū)超過30%。其中，風能資源豐富的甘肅地區(qū)，平均風電利用小時數(shù)不及1200小時(如果沒有棄風限電，甘肅地區(qū)風電可利用小時數(shù)可以達到2100至2300小時)。
于是乎，針對棄風問題形成的原因、責任認定與解決方案，各路神仙紛紛登臺，各執(zhí)一詞，外人聽的更是一頭霧水。本人查找了相關資料，請教了各路專家，咨詢了知情人士，才算是搞清楚了甘肅省風電棄風限電的來龍去脈和原因。
在這些爭論中，關于棄風限電的原因，一些專家一直在強調(diào)風電的波動性，調(diào)峰能力的缺乏，輸電線路不足等所謂的技術障礙。不把這些技術問題厘清，會影響對棄風限電問題的正確認識和判斷。那我們先談談這些技術問題。
一、風電需要的調(diào)峰輔助服務比想象中的要少很多，所謂調(diào)峰能力不足不構成棄風限電的根本原因。
什么是調(diào)峰輔助服務？
電力具有區(qū)別其他一般商品的特殊物理屬性：電以光速傳輸，目前大規(guī)模電能存儲技術不成熟、不具經(jīng)濟性。就是說發(fā)電、輸電、配電、用電要瞬時完成，所以電力系統(tǒng)運行必須保證實時平衡，即電力的發(fā)電量和用電量時刻保持一致。因此為保持電力實時平衡，電力系統(tǒng)中需要保留一部分旋轉(zhuǎn)備用電源，需要預留調(diào)頻調(diào)壓資源，預留重新啟動整個系統(tǒng)的黑啟動資源，以備不時之需。這些為保障電力系統(tǒng)正常運行所提供的資源，就是所謂的輔助服務。
電力系統(tǒng)實際運行過程中，電力調(diào)度中心根據(jù)次日負荷預測曲線、各類電源和電網(wǎng)運行和檢修狀況、電網(wǎng)和電源的運行約束等，制定次日各發(fā)電機組的開停機計劃和出力曲線，以使電力電量在當日的每個時間段在供需兩側(cè)保持實時平衡。但是由于影響電力系統(tǒng)運行的因素會出現(xiàn)預期之外的變化，比如突然的氣溫升高導致空調(diào)用電量的增加，某臺發(fā)電機組因故障意外停機，一個用電企業(yè)臨時性的停工等，都會造成在日前已經(jīng)形成的電力電量平衡計劃安排，在生產(chǎn)運行日內(nèi)出現(xiàn)不平衡的問題，要為這些隨時出現(xiàn)的臨時不平衡進行調(diào)整，或者增加、或者減少某些發(fā)電機組的出力，這就是調(diào)峰輔助服務。這里要強調(diào)的是，只有因為跟日前平衡計劃不一致而導致的機組向上或向下出力才屬于調(diào)峰輔助服務，不能把發(fā)電機組計劃內(nèi)出力的波動混淆為調(diào)峰輔助服務。
風電具有波動性，但是自從風電功率預測技術普及以后， 80%-90%的情況下是可以預測的，所以風電不能算是隨機性電源。所謂因風電導致的調(diào)峰輔助服務，應該僅僅是預測誤差部分的電力電量。所以，風電需要的調(diào)峰輔助服務比想象中的要少很多。這一點可以從其他國家的市場經(jīng)歷中得到檢驗。德國的一項研究提供了這方面的數(shù)據(jù)。從2008年到2013年，德國的波動性可再生能源發(fā)電份額從7%上升到了13%，而同期電網(wǎng)的向上的調(diào)頻、調(diào)峰資源需求卻下降了20%，而向下的資源大體保持穩(wěn)定。伴隨著風功率預測水平的提升、電網(wǎng)調(diào)度的進一步精細化、共享的網(wǎng)際備用，風電波動性帶來的調(diào)峰需求還會進一步下降。
二、討論風電對電力系統(tǒng)資源(包括發(fā)電容量和輸電線路容量的等)的占用，必須考慮風電發(fā)電的同時率問題。
因為風電場地理空間上的分布，所有的風電機組并不是同時發(fā)電的，所以風電存在一個同時率的問題，一般來說風電場幾乎從來不會達到其額定功率。也就是100萬千瓦的風電場，體現(xiàn)在電力系統(tǒng)內(nèi)，并不是100萬千瓦，有95%的概率是運行在30-40萬千瓦的區(qū)間。風電場覆蓋范圍越大，同時率越低。甘肅酒泉地區(qū)的同時率大約是60%，也就是說，100萬千瓦的風電場，配套的送出工程按照60萬千瓦的輸送能力建設就可以基本保證全部上網(wǎng)，實際運行的時候，只要系統(tǒng)能提供30-40萬千瓦的負荷空間，就可以保障90%以上的風電順利消納。所以，風電正常運行對系統(tǒng)資源的占用會遠比人們想象的要低的多。
正如歐洲一項關于大規(guī)模風電并網(wǎng)研究報告給出的結論：要消納大量風電的電力系統(tǒng)的容量是由經(jīng)濟和監(jiān)管條例決定的，而非技術的或?qū)嶋H的限制條件。提高風電電量比例面臨的障礙，不是因為風電的不穩(wěn)定性，而是因為既不自由也不公平的電力市場存在的一系列阻礙，再加上新技術與舊的行為模式和既有利益之間的沖突。到目前為止，公認的看法是風能可以滿足大型電網(wǎng)電力需求的20%，而不會造成任何嚴重的技術或?qū)嶋H問題。電力系統(tǒng)中擁有大量風電的西班牙、丹麥和德國等國家的風電經(jīng)驗表明，在現(xiàn)有電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電比例是否存在上限的問題是一個經(jīng)濟和監(jiān)管問題，而不是技術問題。
談清楚了技術問題，我們開始說說甘肅棄風限電到底因何而起。甘肅的風電裝機主要是在酒泉地區(qū)。酒泉地區(qū)的風電基地是2008年開始規(guī)劃建設的，雖然頂了千萬千瓦基地的名頭，實際國家能源局只規(guī)劃了380萬千瓦。大家不要小看了380萬千瓦，這在當時可是破天荒的數(shù)字，截至到2008年底，全國總的風電累積裝機也只有1783萬千瓦。當時的380萬千瓦，差不多是中國二十多年累積裝機的四分之一了。據(jù)悉，當時圍繞這個項目，各個部門進行了多方面的反復論證，一直到國家電網(wǎng)承諾建設酒泉接入西北主電網(wǎng)的雙回750千伏線路以后，才算正式落地。750千伏線路的輸電能力是300萬千瓦，一條送電，一條做事故備用，所以酒泉的380萬千瓦風電的送出消納應該是一點問題都沒有的。當時的規(guī)劃，包括輸送線路和消納市場，都是非常明確的。但是到了2010年年底，酒泉這個風電基地最終建成的時候，總的裝機規(guī)模達到了556萬千瓦。我了解到的情況是，這多出來的176萬千瓦，是甘肅省政府在國家能源局規(guī)劃之外，又核準建設了35個，每個4.95萬千瓦的風電場。(為什么每個風電場都是4.95萬千瓦，這個故事大家可以自己去網(wǎng)上搜索一下。)
所以，要通過這條750千伏線路送出的總風電裝機容量達到了556萬千瓦，接近能源局核準的一倍。還有不幸的是，750千伏線路投運之后，按照國家電網(wǎng)的說法，西北網(wǎng)不夠堅強，因此輸送能力也不能達到設想的300萬千瓦，只能長期運行在260萬千瓦左右。即使是在這樣的情況下，參考上文所厘清的技術概念，只利用酒泉本地的輔助調(diào)節(jié)，這556萬千瓦的風電裝機，運行情況還是不錯的，基本上只是在局部時段有少量的棄風。
考慮到酒泉地區(qū)的風電送出能力已經(jīng)飽和，2011年之后，國家能源局對甘肅省的風電核準計劃，開始有意向酒泉以外的地方引導，包括武威金昌和隴東地區(qū)，鼓勵開發(fā)這些區(qū)域就地消納的分散項目。如果按照這個思路走下去，可能甘肅現(xiàn)在的情況就會不一樣。但是，事與愿違。
酒泉風電基地項目建設的過程中，酒泉地區(qū)引進了一批風電裝備制造企業(yè)。(關于資源換產(chǎn)業(yè)，大家也可以上網(wǎng)查一查，這也是我國風電發(fā)展史上另一個無可奈何的故事。)酒泉基地556萬千瓦項目投產(chǎn)之后，這些企業(yè)沒有了市場，就準備撤退了，但是裝備制造企業(yè)是地方的一個大稅源，為了留住這些制造業(yè)，同時增加投資，不管是酒泉還是甘肅省都開始積極的推動酒泉風電基地二期建設，一開始規(guī)劃了800萬千瓦，后來覺得在如何消納的問題上，實在不能自圓其說，就改成兩步走，變成先規(guī)劃建設300萬千瓦，然后待條件具備再規(guī)劃另外的500萬千瓦。其間中央和地方，是如何博弈的，外人不得而知。最終在酒泉風電基地二期項目是否上馬的博弈中，甘肅省勝出。不過在國家能源局的批復文件上，也明確了規(guī)劃建設的300萬千瓦，要在西北電網(wǎng)消納。這個批復里埋下的在西北電網(wǎng)消納的條件，也成為后來誰該承擔責任的爭議焦點。所謂的在西北電網(wǎng)消納，國家能源局的期望是，國家電網(wǎng)再建一條酒泉到蘭州的750千伏線路，提高酒泉到西北主網(wǎng)的輸送能力。誰知道2012年國家能源局對酒泉二期項目批復后，2013年國務院下放了風電項目的核準權限，酒泉基地二期300萬千瓦就完全成為甘肅省自己的內(nèi)部事務。關于在西北電網(wǎng)消納的要求，以及是不是要建設新的酒泉到西北主網(wǎng)的聯(lián)絡線來落實，就無人提起了。我為此還專門去咨詢過一些業(yè)內(nèi)人士，還有各大設計院，大家都一致認為，在整個酒泉二期建設過程中沒有規(guī)劃建設任何與西北主電網(wǎng)的聯(lián)結線，連基本的設想都沒提過。于是2014年底，酒泉風電基地二期第一批300萬千瓦風電就在沒有任何輸電通道，沒有任何消納方案的基礎上建成了，而且裝機還遠不止規(guī)劃的300萬千瓦。
截至到2014年底，酒泉地區(qū)的風電裝機接近1000多萬千瓦，全靠一條750千伏線路送出。從此，酒泉的“噩夢”開始了，從2014年底開始，甘肅省棄風率猛增，到2015年，幾乎到了一個夸張的程度，大多數(shù)風電場本來能發(fā)2000多小時，最終只能發(fā)1200小時。
這就是甘肅風電棄風限電的前世今生。在這個過程中，如果按照國家能源局的要求，電網(wǎng)企業(yè)為新的300萬千瓦項目建設到西北主網(wǎng)的線路，哪怕只有一條單回750千伏；同時，西北地區(qū)能夠統(tǒng)籌調(diào)度能力，不再進行聯(lián)絡線考核，避免各家自掃門前雪，甚至以鄰為壑，酒泉地區(qū)的棄風也不會至此。
不過話又說回來，即使現(xiàn)在只有這一條750千伏的輸送線路，參考我們最開始厘清的技術概念，如果各方能遵循可再生能源法，盡最大所能，保證風電的優(yōu)先上網(wǎng)，酒泉地區(qū)的風電利用小時數(shù)達到1900小時，應該是能做到的。關鍵是，2015年，甘肅省用電量負增長，而各類電源項目大量投產(chǎn)，電源嚴重過剩，再加上甘肅周邊的新疆，陜西，寧夏都是能源大省，自己外送都不夠，根本沒心思消納甘肅的電。然后甘肅的火電廠為了求生存，紛紛開始戴上供熱或者自備電廠的帽子，系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能進一步下降。一下導致了接近40%的棄風率，風電利用小時數(shù)降到了1200。
最后，我想再說說另外一個問題，甘肅的風電裝機是太多了嗎？“十二五”規(guī)劃中提出的甘肅省風電規(guī)劃并網(wǎng)規(guī)模是1100萬千瓦，當時沒考慮甘肅其他地區(qū)，僅僅是說酒泉的裝機，到去年年底，甘肅省風電并網(wǎng)1200萬千瓦，扣除隴東等地的并網(wǎng)容量，基本是按照規(guī)劃走的。1200萬千瓦的風電，根據(jù)風電的運行特性，結合功率預測，哪怕系統(tǒng)提供400萬千瓦的運行空間，也足足夠用了，但是在各種電源都在保發(fā)電，連這一點400萬千瓦的空間需求都成了奢望。相比發(fā)達國家，其用電負荷在很大程度上都已經(jīng)飽和，甚至以每年1到幾個百分點的速率下降，可是為什么美國5年間風光份額從2.5%上升到接近5%、德國更是占到總發(fā)電量的30%，它們的棄風程度并沒有隨需求形勢而變化，甚至還有大幅的改善？歸根結底，問題還是在，當電力供應能力大于需求的情況下，如何確定發(fā)電優(yōu)先次序。作為已建成的機組，風電還是火電來發(fā)，不應該是風火之間的討價還價，而應該基于全社會效益最大化的標準。風電幾乎沒有燃料成本，發(fā)一度電就節(jié)省一度電的煤炭，同時還減排了環(huán)境污染物。在我國電力市場尚未建立起來的情況下，給予風電合理收益的計劃電量，保證風電發(fā)電調(diào)度優(yōu)先權是可行的辦法。
現(xiàn)在全國風電占比最高的蒙西，2015年風電也只占全部發(fā)電量的13%(等比列扣除外送部分)。要實現(xiàn)習總書記提出的2030年非化石能源占一次能源消費比重20%的目標，這一比重還遠遠不夠，但是在現(xiàn)在三北地區(qū)棄風愈演愈烈，今年年初到現(xiàn)在，棄風又有所加劇，三北很多地方，由于規(guī)模限制，實際上風電幾乎沒有新增，大多數(shù)省份的全社會用電量也只是增速減緩，總的用電量并沒有大幅下降，風電裝機容量不變，全社會用電量沒減，棄風反而加劇，原因何在呢？
