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丹麦风电并网经验
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文章来源:21世纪经济报道 添加人:admin   添加时间:2010-07-14

  丹麦的风力发电已经占到了全国入网电量的20%,最高峰时达到60%。

  丹麦现有5000多台风力发电机运转着,这些风机有的矗立在近海大型风力发电场,有的则分布在乡间。

  风机总装机容量3100兆瓦,如果风速达到10米每秒,这些风机发的电可满足丹麦所有家庭的高峰时段用电量,即晚上5-7点之间,大人们在准备晚餐,孩子们在看电视。

  不停顿于20%,丹麦计划在2013年,将风电总装机量提高40%,2025年,丹麦的电力供给有一半来自于风能。

  “和中国同行一样,丹麦也为风电并网苦恼,为解决风电并网这一难题,丹麦已经研究了20多年”,丹麦国有控股的能源集团DONG公司副总裁KundPedersen介绍。

  “解决风电并网的秘密其实不止一个”,丹麦国家电网公司的战略规划总监多萝西·温瑟解释说。

  温瑟说,要使风电入网并保证良好的电网运行,需要的条件非常多。包括,电网建设规划、准确的风力预测,在无风的时候要用充足的电力后备资源、良性的电力市场、买卖双方供需平衡,而且电力消费者还必须看好风电。

  丹麦的坚强智能电网

  关于风力如何并网的故事都应该从坚强的智能电网开始。而丹麦的坚强智能电网要从丹麦的电力网络运营商丹麦国家电网公司开始。

  1998年,丹麦政府把电力系统和发展可再生能源业务委托给电力网络运营商——西部的ELTRA公司和东部的ELKRAFT公司。2004年,这两个公司合并,成为今天的丹麦国家电网公司。

  20世纪90年代,大规模的风电首次并网发电,同样给丹麦的电力输送系统带来很大压力。欧盟适时做出了最终实现欧盟内部电力市场自由交易的指令,要求解除国家间对发电和输电的壁垒。

  丹麦国家电网公司电力市场部副总监莱娜·索那说,“为了确保风能得到有效利用,必须有能力把电输送到欧洲各个急需用电的地方。这也是为什么丹麦国家电网公司每年耗费数亿克朗,用于扩展和加强丹麦电网的建设以及与其他国家电网之间的联系(1丹麦克朗约合人民币1.14元)”。

  莱娜·索那在丹麦国家电网公司负责可再生能源并网发电,“若想完成这样的任务,必须要用强有力的规划,例如评估风场的位置以及估算新电网的铺设”。

  除此之外,无风时的后备电源也非常重要,燃煤发电是一种选择,而挪威的水电也是很好的选择。

  在天气多变的时候,丹麦全国的风机发电功率可能在几小时内就从0升到3100兆瓦,也可能从3100兆瓦下降到0。

  丹麦国家电网公司电力系统发展部副总监彼得·约根森解释说:“丹麦的地理位置非常优越,北有水力发电站,南有火电发电厂。因此,当风力不够的时候,我们可以从挪威引进环保的水电。而在夏天,当热电炼厂发电厂不需要像冬天那样供应那么多电力和热力时,丹麦也经常从挪威引进水电”。

  这种电力的互送非常频繁,一年中,丹麦要进出口的电相当于该国总用电量的30%。

  这种互送同样依赖坚固的丹麦电网和跨国电网。

  丹麦电网把北欧国家和欧洲大陆连接起来,强大的欧洲电网系统是可再生能源大规模并网发电和优化现有电网的前提。早在1965年,丹麦日德兰岛已经和瑞典电缆联系起来,而在70年代,丹麦和挪威的电缆实现连接。

  一天24种电价制度

  坚固智能电网之外,丹麦大规模并网发电还倚重于风电主导电力价格以及灵活的电价制度。

  “丹麦电网采取绿色电力优先并网的原则。风电的价格被设置为市场上最低价格。风电供电量随天气变化而波动,于是其他种类能源发电的价格必须随之波动”,DONG公司副总裁KundPedersen说。

  这种电力政策的直接好处是——北欧电力交易中心市场部总监安德斯·普雷德普·霍姆勒说,“这种市场模式迫使其他电力供应商只有真正有利可图的时候才会发电,保证丹麦的用户使用到最环保的电。”该交易中心负责北欧国家间的电力交易。

  在丹麦,电价对于并网的风电量非常敏感,任何并网电量的变化,都会导致电价的上涨或者下跌。

  丹麦国家电网公司总调度员拉尔斯·佛格特·安德森说,丹麦电力供应法规定,可再生能源发电必须优先并入电网,由于风力发电的边际成本非常低,风电的价格基本上就是市场最低价。

  每天,北欧电力交易中心都要根据未来24小时的电力供需预测情况,逐小时给出电力报价。当风力发电量超过丹麦用电需求时,市场电价会下降,而当发电量超过整体用电量时,最终结算价格可能跌到零。不过这种零价格的电力只会出现在风场运营商向电网运输时,用户还必须缴纳各种和环境相关的税费,大约相当于总电价的四分之三。

  每年1次或2次,丹麦风电发电量会超过其用户所需,这时候丹麦电网公司必须快速找出欧洲什么地方电价最贵,并且将电送往此处。

  此外,北欧电力市场还推行负电价制度,意味着,当电力市场饱和时,供电商如果要发电,还必须付费。这一制度旨在敦促发电厂及时停止发电,减轻维持电力供需平衡的工作。

  “原则上,北欧电力系统可以通过交易达到平衡。这就是市场机制:我们低价买进额外发的电,而高价卖到需要电力的地方。”

  一旦西风强劲,电价在北欧电力交易中心的价格就直线下降——这时,丹麦5200台风力发电机都开足马力全速运转,风电并网功率达到最高3100兆瓦,且大家都下班了。

  可测的用电量和发电量

  丹麦的用电政策还需要一个技术确保——可以预测的用电量和风力发电量。

  实际情况是,丹麦国家电网公司的确能预测丹麦人的平均用电量。而丹麦人总的用电量统计已经精确到日和小时,这给控制中心的工作人员帮了大忙。

  至于风速的预测,中国有句古话“天有不测风云”——丹麦国家电网控制中心的主要任务是监测风速是否和预测完全吻合,但这仍然是理想状态。

  因而当风速在每秒5米至每秒15米之间时,风速每秒变化1米,丹麦电网中风电功率变化会达到350兆瓦。控制中心的工作人员必须时刻关注风机的发电量。一旦发电量超过预测,必须马上调整。

  电网公司先进的系统可以帮助控制中心工作人员日常工作,通过和风力发电厂并网,随时读取数据,风力的数据可以实时更新,从而把发电量的波动控制在可应对范围内。

  技术上,解决风电波动问题,控制中心的工作人员主要采用上行和下行调解两个办法,类似于开车的踩油门和刹车两个动作,一些电厂用作油门,一些电厂作为刹车。通常情况下,一天内风电波动可以达到50次,这给调度员提出了挑战。

  当所有参与北欧电力市场的发电厂都在正常运转时,34块屏幕上的数据告诉调度员,他们可以在丹麦、德国、挪威和瑞典的哪些地方“刹车”和“踩油门”——向电厂说明,一定时间内允许的增发电量以及相应价格。一旦发电量超过预期,调度员必须马上通知电厂停止超发。

  丹麦国家电网公司打算进一步扩展国家间的电网互联,并不局限在本国电网建设。

  一些欧洲国家也受困于电力输送问题,这使得欧洲风电并网研究项目有了13个欧洲成员,该系统分析师安特耶·奥斯说,“如果丹麦要实现50%的入网电量来自可再生能源,所有系统都必须协作起来”。

  而如果欧盟要实现2020年可再生能源占消耗20%的目标,所有国家就必须接受电网联网合作的条件。

  在可再生能源方面,丹麦还有更大雄心,“我们必须让风电发挥更大的作用,比如用于运输、电动汽车、建筑供暖等。我们要整合电力系统,更多开发风电的用处”,DONG公司副总裁KundPedersen说。

  一个理想的情景是,风力强劲时,丹麦输送风电给光电发达的西班牙,而西班牙则将烈日的光能送给无风时的丹麦。
 

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