西班牙风力发电发展分析.doc

西班牙风力发电发展分析西班牙是世界上风电发展最快的国家之一，既是风电市场大国，又是风电装备制造大国。 西班牙风电自1997年开始快速发展，近10年的年均增长率超过了60%，2006年风电新增装机159万千瓦，累计装机达到1161.5万千瓦，位居世界第二，占世界风电总装机容量的15.5%，占西班牙电力总装机的15%，提供8.7%的电量，风电在西班牙的电力供应中已经开始发挥一定的作用。 在风电市场快速发展的同时，西班牙通过引进和吸收丹麦的技术，逐步建立风电机组制造产业，其三家大的风电机组制造企业2006年的市场销售量占世界总量的20%左右，成为全球第二大风机制造国。 西班牙风电的快速发展，与其制定和实施了系统、有效的政策是分不开的。本文主要对西班牙促进电网接纳风电的技术手段和经济政策进行了初步研究和分析，说明在其现有的电网条件下，利用风电短期预测、改善风机性能和提高电网调度能力等技术，就可以使电网接纳15%以上容量的风电，减轻电网接纳风电容量的技术制约，并通过溢价机制政策，既促使风电参与市场竞争，又克服电网接纳风电的经济障碍。 风电溢价机制 采用风电溢价机制，既为风电提供最基本的电价保障，又鼓励其参与电力市场竞争。 西班牙在1997年颁布和实施了54号电力法，标志着其市场化电力体制的建立。其基本宗旨是建立一个自由竞争的电力市场，并通过电力体制改革使发电企业和供电企业私有化，建立了国家电力库系统，所有发电企业向电力库系统售电，所有供电企业向电力库系统购电，售电和购电价格根据电力供需情况竞争确定。成立国家电力监管委员会来负责电力市场的监管。 对于包括风电在内的可再生能源发电价格，西班牙在1998年做出了一些具体的规定，并根据政策实施的效果，在2004年对政策进行了调整。政策制定的主要思路是：在保证基本收益的前提下，鼓励风电场积极参与电力市场竞争，规定风电电价实行“双轨制”，即固定电价和溢价机制相结合的方式，发电企业可以在两种方式中任选一种作为确定电价的方式，但只能在上一年年底选择一次，持续一年。两种方式是：（1）固定电价方式：风电电价水平固定，为电力平均参考销售电价的90%，电网企业必须按照这样的价格水平收购风电，超过电网平均上网价格部分由国家补贴。（2）溢价方式：风电企业需要按照电力市场竞争规则与其他电力一样竞价上网，但政府额外为上网风电提供溢价，即政府补贴电价，因此电价水平为“溢价（政府补贴电价）+电力市场竞价”，风电溢价为平均参考销售电价的50%。平均参考销售电价每年由西班牙政府根据电力市场对电力用户的销售电价情况确定，在前一年年底公布，并维持一年不变（即使第二年的电力市场销售电价有所变化）。根据2005年的情况，政府规定2006年实行的平均参考销售电价的水平为7.6588欧分/千瓦时。但2005之后，由于全球能源价格的上涨，西班牙的电力销售电价（电力销价是由配电企业根据电力市场供需情况通过竞争进行随时调整）以及电力上网价格也在持续上涨，因此90%以上的风电企业选择了第二种方式，这也就意味着风电一般能够得到8-10欧分/千瓦时的电价，一方面参与电力市场的价格竞争，另一方面也获得了政府的奖励补贴电价，以获得更高的利益。 同时，对于电网企业来说，由于其支付给风电和其他电力的上网电价相同，初步消除了电网对接纳风电上网在直接经济利益方面的障碍。 放宽接纳风电的入网条件 风资源存在一定的间歇性，从地域分布看，风电资源丰富区与电力主要负荷区不一定匹配。从时间分布看，风电年、日发电量、发电曲线和用电负荷不匹配，风资源的瞬时变化，会引起风电场发电量的变化，从而对电网的电力平衡、安全性、平稳运行产生一些影响。因此，电网从技术的角度，不欢迎预测精度低的风电电力和电量。 从技术和电网安全角度，西班牙并没有无条件地要求电网企业全部接受风电电量，而是采用放松接纳风电入网条件的办法，即对风电上网相对于常规能源电力采用更为宽松的条件。具体做法是：国家电力库系统在向各发电企业收购发电量时，要求各电网企业必须提前一天报出各个时段（每天6个大时段以及24个小时段）的上网电价以及预测的上网电量，电力库再根据第二天各时段的用电需求预测情况，决定购买哪些发电企业的电力，对于常规能源发电企业，如果实际的上网电量与预测的发电量相差超过5%，则发电企业需要向电力库支付超过上网电价数额的罚款，相差比例越高，罚款的倍数越大。但对于风电，考虑其发电量预测的难度，规定只有当相差比例超过20%时，才需要支付罚款，并且罚款的额度与常规电力企业超过5%需支付的罚款额度相当，当然，如果风电预测和实际所发电力相差比例越高，则罚款倍数也加大。 自2004年以来，风电入网政策在西班牙得到了有效的实施。由于没有要求电网无条件地接收风电，风电和其他电力一样直接参与竞价上网，政策受到了电网企业的欢迎。2006年，绝大多数风电场所发电量销售给了电网企业，只有不到5%的风电由于超过预测量20%、不愿被罚款而采取了弃风措施。 多项技术措施提高电网接纳风电的能力 据欧洲风能协会研究报告的观点，在现有的电网技术水平和条件下，电网接纳更多的风电是经济性和政策问题，而不是技术水平和实际运行的问题。德国、美国和西班牙等国对风电并网以及电网如何适应风电问题进行了深入的研究，初步结论证明，风电容量在整个电网的比例可以超过20%。但是，对这一研究结论是否适合我国的情况，存在比较多的争议。目前，世界上风电装机和风电发电量占总电力装机和发电量比例最高的国家是丹麦和德国，丹麦占25%和16%，德国占17%和7%，丹麦风电的瞬时发电量最高达到其总用电量的120%，但是，目前存在的一种观点是，丹麦和德国风电占电网的高比率是有整个欧洲比较完善的强联电网的支撑，因此，是否能够达到20%的风电容量比例还需要实践检验。 但是，西班牙风电的接网实践已经为这一争议问题给出了一个初步答案。从地域上讲，西班牙位于欧洲西南端的角落，目前仅有一条400千伏的线路与葡萄牙以及法国南部相联，进而与欧洲电网相联，因此，西班牙电网与欧洲电网的联接是比较弱的，此外还有一条海底电缆与摩洛哥相联，目前这两条线路总的交换电力容量仅为230万千瓦，占其全部电力装机容量的2.8%，使西班牙的电网类似于一个“电网孤岛”，与丹麦和德国有欧洲大电网的支撑是无法比拟的。但是，西班牙却通过各种技术措施，使风电在其电力总装机中的比例达到了15%，风电电量达到总电量的8.7%。西班牙风电还有一个与欧洲不同但与我国情形相似的特点，即风能资源与用电负荷地域不匹配，其风能资源主要分布在北部和南部的沿海区域，但电力负荷最大的地区是中部首都附近，其次是东部的巴塞罗那附近，电网需要跨地区输送风电。 为解决风电入网对电网的影响以及跨地区输送电网问题，西班牙主要采取了以下几项技术措施： 一是，通过硬件建设，改进电网负荷平衡能力，如吸纳更多的气电和水电；通过软件建设，提高电网的调度能力和水平。 二是，制订风电入网标准，促进风机制造技术的进步。西班牙一方面对风电采取相对于煤、油、气、核电宽松的入网条件，但另一方面又不是无限制地宽松，而是制订风电并网技术标准，迫使风机制造企业提高技术水平，尤其是大大提高了风机控制系统水平。严格的并网技术标准不仅使新安装风机采用新技术和新控制系统，也迫使风电场为老旧风机更换新控制系统，以满足并网技术要求从而保证风电场继续获得收益。 三是，提高风电短期预测技术能力和水平。在风电入网政策的压力和驱动下，西班牙的风电开发企业和研究机构纷纷加大了宏观和微观层面的风资源短期预测、风机出力短期预测的研究，目前已经能够达到提前48小时误差控制在30%以内（平均误差不超过20%）、提前24小时误差控制在15%以内（平均误差不超过10%）的水平，在该领域处于世界领先地位。 此外，西班牙还鼓励风电、水电等可再生能源发电的分布式发展。由于其风资源主要集中在北部和南部，西班牙的风电场也是以成片开发的大中规模的电场为主，但为了减少电网接纳风电的压力，政策开始采取措施鼓励建设中小规模的分布式风电场。 在短短的几年内，通过以上技术措施，在现有电网条件下，西班牙成功地实现了电网接纳15%的风电容量入网，并且通过研究，预计接纳20%左右的风电容量入网是不成问题的。今后几年内，在不会大幅度地提高发电成本、经济性可接受的前提下，采取相应的电网改进措施，预计电网可以接受30%左右容量的风电。 从哪些方面学习西班牙？ 近年来，随着可再生能源法以及国家支持风电市场和产业发展政策的陆续出台，我国风电取得了突飞猛进的发展，并网风电总装机容量从2003年的52万千瓦增长到2006年的260万千瓦，年均增长率达到70%；特别是2006年新增装机容量133.2万千瓦，超过过去20年的总和；2007年底我国的风电装机达到500万千瓦。 在2007年9月国家公布的可再生能源发展中长期规划中，明确提出了我国风电发展的目标，到2010年和2020年风电装机分别达到500万和3000万千瓦。从目前的发展势头看，2010年的发展目标可能提前3年实现，但是，为了实现2020年3000万千瓦装机或更高的发展目标，以及考虑到风电达到上亿千瓦装机并成为主流电源之一，需要解决制约我国风电发展的三大关键问题，即风能资源详查和评估、自主创新的风电机组设计和制造技术、风电并网技术和规划。其中，电网对风电规模发展的制约一直是业内争论的焦点问题之一，一种观点认为我国现有的电网结构只能支撑5%左右的风电容量。 西班牙风电还有一个与欧洲不同但与我国情形相似的特点，即风能资源与用电负荷地域不匹配，其风能资源主要分布在北部和南部的沿海区域，但电力负荷最大的地区是中部首都附近，其次是东部的巴塞罗那附近，电网需要跨地区输送风电。 为解决风电入网对电网的影响以及跨地区输送电网问题，西班牙主要采取了以下几项技术措施： 一是，通过硬件建设，改进电网负荷平衡能力，如吸纳更多的气电和水电；通过软件建设，提高电网的调度能力和水平。 二是，制订风电入网标准，促进风机制造技术的进步。西班牙一方面对风电采取相对于煤、油、气、核电宽松的入网条件，但另一方面又不是无限制地宽松，而是制订风电并网技术标准，迫使风机制造企业提高技术水平，尤其是大大提高了风机控制系统水平。严格的并网技术标准不仅使新安装风机采用新技术和新控制系统，也迫使风电场为老旧风机更换新控制系统，以满足并网技术要求从而保证风电场继续获得收益。 三是，提高风电短期预测技术能力和水平。在风电入网政策的压力和驱动下，西班牙的风电开发企业和研究机构纷纷加大了宏观和微观层面的风资源短期预测、风机出力短期预测的研究，目前已经能够达到提前48小时误差控制在30%以内（平均误差不超过20%）、提前24小时误差控制在15%以内（平均误差不超过10%）的水平，在该领域处于世界领先地位。 此外，西班牙还鼓励风电、水电等可再生能源发电的分布式发展。由于其风资源主要集中在北部和南部，西班牙的风电场也是以成片开发的大中规模的电场为主，但为了减少电网接纳风电的压力，政策开始采取措施鼓励建设中小规模的分布式风电场。 在短短的几年内，通过以上技术措施，在现有电网条件下，西班牙成功地实现了电网接纳15%的风电容量入网，并且通过研究，预计接纳20%左右的风电容量入网是不成问题的。今后几年内，在不会大幅度地提高发电成本、经济性可接受的前提下，采取相应的电网改进措施，预计电网可以接受30%左右容量的风电。 从哪些方面学习西班牙？ 近年来，随着可再生能源法以及国家支持风电市场和产业发展政策的陆续出台，我国风电取得了突飞猛进的发展，并网风电总装机容量从2003年的52万千瓦增长到2006年的260万千瓦，年均增长率达到70%；特别是2006年新增装机容量133.2万千瓦，超过过去20年的总和；2007年底我国的风电装机达到500万千瓦。 在2007年9月国家公布的可再生能源