西班牙風(fēng)電概況及風(fēng)險(xiǎn)分析

來源：絲路印象 2024-07-19 17:33:24 瀏覽：2518 收藏

引言

西班牙在風(fēng)電運(yùn)行方面處于世界先進(jìn)水平。2010年11月9日3時(shí)40分，西班牙電網(wǎng)風(fēng)電出力占當(dāng)時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷的54%，引起我國(guó)電力行業(yè)、政府相關(guān)部門的關(guān)注。本文將結(jié)合西班牙半島風(fēng)電及電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)其風(fēng)電發(fā)展水平較高的原因和支撐條件進(jìn)行深度分析。

一西班牙電力系統(tǒng)概況

①電力消費(fèi)

2010年，西班牙總用電量為2599億kw?h，同比增長(zhǎng)3.2%；電網(wǎng)最大負(fù)荷為4412萬kw，同比降低0.7%。

②電源結(jié)構(gòu)

近年來，隨著西班牙風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源的快速發(fā)展，具有靈活調(diào)節(jié)能力的電源裝機(jī)容量也呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，整個(gè)電源結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化。截至2010年年底，西班牙電力總裝機(jī)9745萬kw，是最大負(fù)荷的2.2倍，系統(tǒng)備用率很高。其中，水電（含抽蓄）裝機(jī)1666萬kw，占17.1%；核電裝機(jī)772萬kw，占7.9%；煤電裝機(jī)1138萬kw，占11.7%；燃油、燃?xì)庋b機(jī)2808萬kw，占28.8%；風(fēng)電裝機(jī)1981萬kw，占20.3%；其他電源1380萬kw，占14.2%，如圖1所示。

圖1 2010年年底西班牙電源結(jié)構(gòu)示意

③風(fēng)電發(fā)展

截至2010年年底，西班牙風(fēng)電裝機(jī)1981萬kw，同比增長(zhǎng)5.8%，風(fēng)電裝機(jī)位列世界第4位；2010年風(fēng)力發(fā)電量427億kw?h，同比增長(zhǎng)18.5%，風(fēng)力發(fā)電量占總用電量的16.4%。為了促進(jìn)風(fēng)電的持續(xù)發(fā)展，西班牙可再生能源行動(dòng)計(jì)劃制定了2020年40%的發(fā)電容量來自可再生能源的遠(yuǎn)景目標(biāo)。

④跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)

西班牙電網(wǎng)與歐洲部分國(guó)家的電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)。截至2010年年底，西班牙通過7條400kV、5條220kV等線路與周邊的法國(guó)、葡萄牙和摩洛哥等國(guó)互聯(lián)。2010年，西班牙凈外送電量84.9億kw?h，同比增長(zhǎng)4.8%?？稍偕茉幢壤^大的大部分地區(qū)目前都需要依靠與周邊國(guó)家的互聯(lián)電網(wǎng)來增強(qiáng)電網(wǎng)可靠性。特別是當(dāng)風(fēng)電或水電出力較大時(shí)，強(qiáng)大的互聯(lián)電網(wǎng)是西班牙有效消納可再生能源電量的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

⑤火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)

由于近年來風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展，西班牙火電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)從2001年的4500h下降至2010年的2320h，火電設(shè)備利用率大幅降低，如圖2所示。根據(jù)文獻(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)算，2010年煤電設(shè)備的利用小時(shí)數(shù)只有1970h。

圖2 2001—2010年西班牙火力發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)

二關(guān)于風(fēng)電出力占系統(tǒng)負(fù)荷54%的深度分析

①風(fēng)電出力占系統(tǒng)負(fù)荷的54%屬小概率的瞬時(shí)現(xiàn)象

從風(fēng)電出力看，2010年11月9日3時(shí)40分，西班牙的風(fēng)電出力達(dá)1223萬kw，占風(fēng)電裝機(jī)容量的62%。根據(jù)2010年11月和12月的風(fēng)電出力統(tǒng)計(jì)分析，風(fēng)電出力超過風(fēng)電裝機(jī)容量62%的時(shí)間僅占1.2%。從系統(tǒng)負(fù)荷看，當(dāng)時(shí)西班牙用電負(fù)荷為2270萬kw，占全年最大負(fù)荷的51%。根據(jù)2010年11月和12月的用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析，用電負(fù)荷低于2270萬kw的時(shí)間僅占5.9%。因此，2種情況發(fā)生的概率都很低。西班牙風(fēng)電出力占負(fù)荷的54%是2個(gè)小概率事件同時(shí)發(fā)生的結(jié)果，而且只是出現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的一個(gè)瞬時(shí)現(xiàn)象。從當(dāng)天來看，11月9日西班牙風(fēng)力發(fā)電量占總用電量的43%；從當(dāng)月來看，11月份風(fēng)力發(fā)電量占總用電量的18%；從全年來看，2010年風(fēng)力發(fā)電量占總用電量的16%；可見，風(fēng)電出力占負(fù)荷的54%屬于瞬時(shí)現(xiàn)象。

從實(shí)際的運(yùn)行情況來看，根據(jù)西班牙2010年11月和12月的風(fēng)電出力占當(dāng)時(shí)負(fù)荷比例的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，平均值為20.1%，低于30%的概率為80.9%，低于40%的概率為95.1%，低于50%的概率為99.8%，如圖3和圖4所示。2010年西班牙風(fēng)電出力占負(fù)荷最低比例只有0.7%，出現(xiàn)在2010年6月26日10時(shí)30分。

圖3 2010年11月和12月風(fēng)電出力占負(fù)荷的比例

西班牙電網(wǎng)2010年11月9日高峰時(shí)段系統(tǒng)負(fù)荷3635萬kw，風(fēng)電出力1330萬kw；低谷時(shí)段系統(tǒng)負(fù)荷2267萬kw，風(fēng)電出力1143萬kw。當(dāng)日系統(tǒng)峰谷差1368萬kw，風(fēng)電并網(wǎng)不但沒有增大峰谷差，反而減小系統(tǒng)峰谷差187萬kw，降低了其他電源的調(diào)峰幅度。單從風(fēng)電來看，當(dāng)日風(fēng)電出力在1123萬-1490萬kw變化，風(fēng)電波動(dòng)幅度僅為25%；而從2010年11月和12月的風(fēng)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，風(fēng)電在一天內(nèi)的平均波動(dòng)幅度為46%，最高達(dá)81%?？梢?，11月9日的風(fēng)電出力波動(dòng)幅度遠(yuǎn)小于平均水平，系統(tǒng)的運(yùn)行難度不大。

圖4 2010年11月和12月風(fēng)電出力占負(fù)荷比例的概率分布

因此，僅依據(jù)某一瞬間風(fēng)電出力占負(fù)荷比例較高就認(rèn)為風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行水平高，是不夠客觀的；只有根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)電運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析，才能總體把握系統(tǒng)消納風(fēng)電的比重。

三西班牙實(shí)現(xiàn)較大比例風(fēng)電消納的條件

①靈活的電源調(diào)節(jié)能力為風(fēng)電的消納提供了保障

西班牙水電（含抽蓄）和燃油、燃?xì)鈾C(jī)組比重大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)靈活、調(diào)峰能力及負(fù)荷跟蹤能力強(qiáng)。2010年年底，西班牙具有良好調(diào)節(jié)能力的燃油、燃?xì)狻⑺姍C(jī)組占總裝機(jī)容量的46%，與2000年年底相比，西班牙風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)約1750萬kw，而具有優(yōu)良調(diào)節(jié)能力的燃油、燃?xì)鈾C(jī)組的增長(zhǎng)超過了1800萬kw。西班牙優(yōu)良的電源結(jié)構(gòu)為風(fēng)電的消納提供了良好條件。以2010年11月9日為例，隨著負(fù)荷及風(fēng)電出力變化，當(dāng)日水電（含抽蓄）出力在-210萬-402萬kw波動(dòng)，調(diào)節(jié)幅度達(dá)612萬kw；當(dāng)日燃油、燃?xì)鈾C(jī)組出力在142萬-704萬kw波動(dòng)，調(diào)節(jié)幅度達(dá)562萬kw。僅此2類機(jī)組當(dāng)日的調(diào)節(jié)幅度即達(dá)1174萬kw，為當(dāng)日風(fēng)電波動(dòng)幅度的3.2倍。從實(shí)際情況看，當(dāng)時(shí)西班牙電源的調(diào)節(jié)能力還沒有完全發(fā)揮，電源出力還有進(jìn)一步下調(diào)的裕度，系統(tǒng)具備接納更大風(fēng)電的空間。西班牙電力系統(tǒng)充足的調(diào)節(jié)能力為風(fēng)電消納提供了堅(jiān)強(qiáng)的支撐。

②跨國(guó)跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)促進(jìn)了風(fēng)電在更大范圍內(nèi)消納

西班牙風(fēng)電基地與負(fù)荷中心相距較遠(yuǎn)，互聯(lián)電網(wǎng)是風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)和遠(yuǎn)距離輸送的重要平臺(tái)。近年來，西班牙高度重視骨干網(wǎng)架的建設(shè)和運(yùn)行管理，加快400kV與220kV跨國(guó)、跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)，加大建設(shè)大型風(fēng)電場(chǎng)送出工程的力度，不僅大幅提升了電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模與交換能力，也促進(jìn)了風(fēng)電在更大范圍內(nèi)的送出與消納。以2010年11月9日為例，為平抑系統(tǒng)負(fù)荷變化和消納風(fēng)電出力，當(dāng)日跨國(guó)外送功率達(dá)到67萬-237萬kw，外送功率占系統(tǒng)總出力的比例最高達(dá)到了8.6%，充分發(fā)揮了跨國(guó)互聯(lián)在優(yōu)化資源利用方面的優(yōu)勢(shì)。

③先進(jìn)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)為優(yōu)化次日系統(tǒng)開機(jī)組合提供了有力支持

西班牙風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，24h的預(yù)測(cè)誤差不超過15%，平均誤差不超過10%，有力支撐了含有大量風(fēng)電并網(wǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。西班牙燃油、燃?xì)鈾C(jī)組所占比重大，這些機(jī)組啟停靈活。依據(jù)次日風(fēng)電功率預(yù)測(cè)，可靈活安排燃油、燃?xì)鈾C(jī)組的啟停，優(yōu)化次日系統(tǒng)開機(jī)組合，促進(jìn)風(fēng)電消納。例如，2010年11月8—10日，結(jié)合風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的具體情況，西班牙燃?xì)鈾C(jī)組的開機(jī)容量分別約為1000萬kw、780萬kw、1120萬kw。對(duì)11月9日來說，根據(jù)在8日預(yù)測(cè)的次日風(fēng)電功率，即使考慮9日風(fēng)電最低出力1123萬kw的15%左右預(yù)測(cè)誤差，也可優(yōu)先安排約1000萬kw的風(fēng)電出力運(yùn)行在系統(tǒng)基荷位置，需要系統(tǒng)其他電源調(diào)節(jié)的風(fēng)電功率不到500萬kw，大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)行難度。

四建議

西班牙風(fēng)電發(fā)展水平總體較高，主要依賴于其充裕的電源備用容量及靈活的調(diào)峰資源，跨國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)也起到一定作用。我國(guó)能源資源條件和電源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與西班牙存在較大的差異，且隨著未來核電、風(fēng)電等清潔能源的大規(guī)模發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)面臨的調(diào)峰壓力將更大。為促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展，除了加強(qiáng)抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜日{(diào)峰電源的建設(shè)與實(shí)施需求響應(yīng)機(jī)制外，加強(qiáng)跨區(qū)大電網(wǎng)建設(shè)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)施智能監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電等多種能源資源在更大范圍的優(yōu)化配置也是必要舉措。

以上內(nèi)容摘自絲路印象(www.miottimo.com)