摘要：近年我国风电规模高速增长，风电出力局部受限问题逐步凸现。根据规划，未来我国风电以大规模集中开发为主要形态，继续呈现快速增长势头。为保障风电的有效消纳，结合我国国情，开展了风电消纳市场及消纳策略研究。本文分析了我国风电发展的现状和存在的问题，对部分地区风电消纳不足的原因进行了探究，对目前解决风电消纳问题的各种应对措施进行了分析。
关键词：风电；开发；电力规划；消纳；布局
随着我国政府政策扶植力度的不断加大，我国风能产业呈飞速发展的态势。依托风能资源条件及开发政策，近年我国风电呈现了规模大、增速快、集中度不断提高的迅猛发展局面。其中，80%以上的风机位于我国“三北”地区，受本地消纳能力和外送通道限制，已出现较大规模弃风，影响了风电的效益。风电消纳已经成为新能源能否得到有效利用的迫切需要解决的难题。本文就风电开发与电力系统融合的相关技术经济问题进行了研究。
1我国风电规划亟待解决的问题
1.1风电集中迅猛发展，系统调峰压力凸显，接纳范围有待扩大
近年来，我国风电发展十分迅速，风电装机容量连续3年实现翻番式的增长。主要分布在内蒙古、辽宁、吉林、河北、黑龙江、江苏、甘肃、新疆等风资源丰富的省区。随着我国风电的迅猛发展，电力系统面临的调峰压力日益增大，部分地区在系统调峰困难时段（如供热期等）已出现了风电出力受限的情况。分析其原因：一是我国电源结构以煤电为主，且多数风电集中地区供热机组占有较大比重，水电中径流式水电站所占比重大，系统调峰能力有限；二是风电开发集中地区电力系统规模小，且电网对外联系薄弱，其风电无法在更大范围内消纳。
1.2风电开发需从整体上进行规划论证
我国风能资源丰富且分布集中，根据风能资源和建设条件，初步规划建设7个千万千瓦级风电基地，这7大基地的大多数分布在偏远地区，远离主电网和负荷中心，风电的消纳市场如何确定？为适应风电的大规模开发，电源结构和布局、电网规划需要如何调整？风电与其他电源如何联合开发、大规模外送，且经济性如何？这都需要国网能源研究院对风电的出力特性、电源结构和布局的优化、电网规划的调整、系统的风电消纳能力、风电远距离输送的技术经济性等相关重大问题进行深入研究，为未来我国风电的可持续发展提供有价值的决策参考。
1.3电网结构相对薄弱，省区间联网能力不强，难以提供风电消纳支持
我国风电富集地区大多相对偏远，受本地负荷及系统规模限制，风电消纳能力不足。在以分省分区平衡为主的格局下，各省(区)间电网互联规模有限，互济能力不足，难以提供大规模风电消纳支持。
1.4实行风电全额保障性收购制度，常规电源适应性调节将付出较大的经济代价目前我国实行风电全额保障性收购制度，规定国家根据规划批准建设的风电场发电量，电网必须保障性全额收购。为满足风电消纳需要，在充分调动调峰电源能力后，目前主要采用丰水期弃水、供热期机组启停调峰等手段，经济代价较大。
2我国风电场消纳问题的原因
目前我国多数地区风电场出现无法消纳的原因主要有以下3个方面:
2.1电源结构造成系统调峰能力受限
影响系统接纳风电能力的关键因素是系统调峰能力。由于风电具有波动性，无法参与系统调峰，在大规模风电并网后，系统需要为风电和负荷波动预留足够的调峰容量，当出现调峰电源难以满足接纳风电的调峰需求时，就会弃风。我国风能资源集中分布在“三北”(东北、西北、华北)和沿海部分地区，除华北外，东北、西北经济相对欠发达，电力需求基数小，火电供热机组多，系统峰谷差大，供暖期系统负荷低谷时段，受供热机组调节能力限制，系统调峰能力进一步降低，无法满足调节风电的需求。
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2.2区域电源总量过剩
外送通道一定的情况下，区域常规机组富裕，电源装机容量相对于区域负荷严重过剩，是风电消纳能力受限的另一主要原因。以内蒙古西部地区为例，发电装机严重富裕(火电机组过剩)，采暖期内供热机组和自备电厂调峰能力有限，即使火电机组全部调节至最小技术出力，仍然无法满足风电消纳需求。
2.3网架结构薄弱
电网输电能力直接关系到风电场出力能否全部送出。风电资源丰富地区，大多处于电网尚未覆盖和网架薄弱地区，输电能力无法满足风电送出;此外，风电建设周期短，配套送出工程建设周期长，风电与送出工程尚未实现同步核准、同步建设，导致电网网架送出能力有限，出现风电受限。
3提高风电消纳能力的措施
3.1提高系统调峰能力
调整系统电源结构，增加具备调节库容的水电机组，在有条件的地区建设抽水蓄能电站或燃油机组、燃气机组;改善系统负荷特性，通过峰谷电价等需求管理手段，降低系统负荷峰谷差，减少调峰压力;挖掘现有常规火电机组，特别是热电机组调节能力，建立辅助服务电价机制，保证火电机组，特别是热电机组调峰经济性。
3.2合理控制风电发展总量和布局
根据国家风电发展总体目标，结合地区能源资源特点、电源总量和电源结构，对常规电源总量过剩地区，在规划外送通道投产前，控制地区风电开发规模和进度;在满足环保要求前提下，采取措施提高地区负荷水平。
3.3加快配套风电送出工程建设
加强主网架建设，解决因电网输电能力影响风电消纳的问题;积极建设大型能源基地跨区外送通道，在同时具备开发大型火电、风电的综合能源基地，送端采取风火打捆方式，扩大风电消纳范围。
3.4采取风火电“打捆”方式实现风电远距离大容量输送
风电年利用小时数低，单独远距离传输的经济性很差，如新疆和酒泉风电单独送到我国中东部受端电网的落地电价是受端标杆上网电价的2倍以上；同时，风电输送功率的频繁大幅波动使电力系统的安全风险明显增加。酒泉、哈密、锡盟等地区具备同时建设大型煤电基地和大型风电基地的条件，将当地的风电和火电联合开发并“打捆”送出，可有效减小线路功率的波动，有利于系统的安全稳定运行。从经济性来看，由于风电上网电价较高，风火电“打捆”能有效降低送端的平均购电价；火电参与风电调节，风火电“打捆”外送能大幅提高输电线路的利用小时数，明显降低输电价。因此，风火电“打捆”外送到达受端电网的落地电价远低于风电单独外送的落地电价，能明显降低受端电网的供电成本。
结语
（1）风电的大规模开发除考虑风能资源及风电场建设条件外，还必须纳入整个电力系统中进行统筹规划、合理布局、有序开发。
（2）风电的大规模发展，对我国电源结构优化提出了更高要求。为促进风电的大规模开发，需要加大抽水蓄能等调峰电源的建设力度。
（3）我国风电基地开发主要集中在“三北”地区，风电就地消纳能力不足。为促进风电的大规模开发，必须建设强大的跨区大电网，尽可能扩大风电的消纳市场。
（4）在跨区配置的条件下，2020年我国风电的合理开发规模为1亿kW左右。如果进一步加大调峰电源比重，风电开发规模还可以增加，全社会电力总成本也随之增加。水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源大规模开发，对我国能源的可持续发展、低碳发展至关重要。
参考文献
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论文作者:牛瑞军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/18
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