我國已成為全球可再生能源發(fā)展的領(lǐng)跑者，風光電發(fā)展成績舉世矚目，同時大規(guī)模風光電基地棄風棄光矛盾突出。甘肅風光電并網(wǎng)總裝機容量躍居全國省級電網(wǎng)第一，裝機比例達到世界領(lǐng)先水平，但今年部分月份全省棄風、棄光均超過30%，大規(guī)模風光電基地發(fā)展步入冏途。

1、風光電發(fā)展的背景近5年來我國占全世界新增能源需求的70%以上，2014年我國能源消費總量達到42.404億噸標準煤，占全世界能源消費總量的22.98%，能源消費總量超過了美國和日本總和。2014年煤炭占我國消費了全世界煤炭總產(chǎn)量的50.55%，是世界主要經(jīng)濟體中煤炭消費比重最高的國家。中國已經(jīng)成為全世界石油、煤炭進口量最多的國家，2014年我國石油對外依存度達到59.37%。我國70%進口石油來自中東和北非，需要通過霍爾姆斯海峽或亞丁灣、印度洋、馬六甲海峽和南海運輸通道，保證能源運輸安全的壓力巨大。

2005年2月16日簽署的《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》規(guī)定發(fā)達國家和發(fā)展中國家分別從2005年、2012年開始承擔減少碳排放量的義務(wù)，即共同而有區(qū)別溫室氣體減排責任。2014年中國CO2排放量達到97.61億噸，超過美國和歐盟的總和;中國CO2排放量占全球的27.49%，占全球新增CO2排放量的66.72%，中國CO2排放量問題成為近年來全球關(guān)注的焦點。

工業(yè)化過程中大量使用煤炭和石油等化石能源，英國倫敦、美國芝加哥和德國魯爾等地區(qū)曾經(jīng)先后發(fā)生過霧霾、酸雨環(huán)境污染問題。受到能源消費總量和以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的雙重影響，我國SO2、NOX和粉塵等排放量占全球總排放量的三分之一以上，2012年以來我國東部地區(qū)頻繁出現(xiàn)大范圍霧霾天氣，我國環(huán)境污染問題受到了廣泛關(guān)注。

全球煤炭儲采比為110，石油和天然氣的儲采比僅為55左右，國際權(quán)威研究機構(gòu)預測全球化石能源將在未來100-200年全面枯竭，人類將不可避免的步入太陽能、風能和水能等可再生能源主導的發(fā)展新階段。我國煤炭、石油和天然氣等化石能源儲采比不足世界平均水平的1/3，化石能源儲備不足對我國可持續(xù)發(fā)展的影響更大。

2014年11月中美發(fā)布應(yīng)對氣候變化聯(lián)合聲明，我國政府承諾2030年CO2排放達到峰值，非化石能源在一次能源比重達到20%，2015年9月25日中美兩國元首氣候變化聯(lián)合聲明強調(diào)共同應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)。今年西方七國集團提出了2050年100%可再生能源愿景，中國也提出了2050年80%可再生能源電力系統(tǒng)愿景構(gòu)想，面對能源安全、氣候變化、環(huán)境污染和可持續(xù)發(fā)展等挑戰(zhàn)，加快風光電成為國家能源與環(huán)境戰(zhàn)略的必然選擇。

2、風光電發(fā)展情況

截至2014年年底全球風電、光電裝機容量達到了3.69億千瓦、1.87億千瓦，近十年來全球風光電分別增長了6.76倍、46.3倍，全球風光電呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。

2005年可再生能源法頒布以來中國風力發(fā)電呈現(xiàn)出了爆發(fā)式發(fā)展態(tài)勢，截至2014年年底我國風電裝機容量達到了1.15億千瓦，占全球風電總裝機容量的31%，位列世界第一，近十年裝機容量增長了167.5倍，成為引領(lǐng)全球風電發(fā)展的火車頭。截至2014年年底內(nèi)蒙古、甘肅、河北、新疆、山東、遼寧和山西省區(qū)裝機容量名列前茅。截止2015年6月，甘肅省風電總裝機容量1142萬千瓦，近10年甘肅省風電增長了193倍，甘肅風電裝機容量全國第二、世界第七。

2010年以來我國太陽能光伏發(fā)電裝機容量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，截至2014年年底我國光伏發(fā)電總裝機容量達到2652萬千瓦，近十年來裝機容量增長了437.3倍，成為僅次于德國第二光伏裝機容量國家，連續(xù)兩年新增裝機容量世界第一，成為近年來全球光伏快速發(fā)展的引擎。截至2014年年底甘肅、青海、新疆、內(nèi)蒙古、江蘇、寧夏和河北等省區(qū)裝機容量名列前茅。截止2015年6月，甘肅省光伏總裝機容量578萬千瓦，近5年光伏增長10346倍，甘肅光伏裝機容量裝機容量全國第一、世界第七。

我國陸上風能資源80%以上集中在“三北”地區(qū)，2014年底我國并網(wǎng)風電裝機容量的82.8%在“三北”地區(qū);我國太陽能資源80%以上集中在西部地區(qū)，2014年底我國光伏并網(wǎng)裝機容量78.8%集中在西部地區(qū)，而用電負荷主要位于中東部地區(qū);與歐美國家分散式為主的發(fā)展模式不同，我國風能、太陽能資源與用電市場逆向分布的特點突出。

2014年我國可再生能源僅占能源消費總量的1.79%，遠低于歐美國家的發(fā)展水平，但甘肅、新疆和內(nèi)蒙古的風光電比例已經(jīng)超過總裝機容量的20%，其中甘肅已經(jīng)達到39%，成為全世界裝機比例最高地區(qū)。我國可再生能源發(fā)電面臨整體開發(fā)不足與局部過剩的尷尬局面。

甘肅可再生能源超大規(guī)模化集中開發(fā)、超遠距離輸送極大的增加了送出和消納難度;風光電隨機波動且難以預測大幅度增加電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻難度，可再生能源發(fā)電規(guī)模化利用抗干擾和可控性不足導致了脫網(wǎng)事故頻發(fā)，增加電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定風險。

3、棄風棄光問題原因分析

我國風能資源主要集中在“三北”地區(qū)，風能資源與用電市場逆向分布的特點突出，2014年我國風電裝機容量前10的省份全部集中在“三北”地區(qū)，風電發(fā)展較快內(nèi)蒙古、甘肅、河北、新疆、遼寧、吉林和黑龍江等省(區(qū))也是熱電聯(lián)產(chǎn)機組比重最大的地區(qū)，冬季供熱熱電聯(lián)產(chǎn)火電發(fā)電負荷難以降低，市場空間和調(diào)峰容量不足已經(jīng)成為我國“三北”地區(qū)棄風棄光的主要原因。

截止2015年6月，甘肅省風光電總裝機容量1720萬千瓦，中國省級電網(wǎng)第一、世界第六，風光電占全省總裝機容量的39%，成為全世界裝機比例最高地區(qū)。甘肅水電裝機容量達到841萬千瓦，其中絕大部分是調(diào)節(jié)能力不足的徑流式水電站，豐水期水電大出力運行擠占了市場空間，同時還存在電力系統(tǒng)部分節(jié)點需要保留火電機組的技術(shù)需求，導致甘肅豐水期棄風棄光矛盾突出的問題。

甘肅省風光電90%以上在河西走廊，其中大部分集中在遠離負荷中心1000公里以外電網(wǎng)末端，是全世界集中并網(wǎng)規(guī)模最大、送出距離最遠的風光電基地。風光電受到750千伏電網(wǎng)送出能力不足的制約，酒泉地區(qū)出現(xiàn)風光電“過剩”的矛盾突出，風光電非供暖期也頻繁遭遇棄風限電，棄風棄光常態(tài)化的趨勢明顯。

受到風光電與電網(wǎng)建設(shè)速度不同步等因素的影響，甘肅敦煌、嘉峪關(guān)、紅沙崗、金塔等局部地區(qū)受到330千伏電網(wǎng)送出能力不足的制約，部分時間段出現(xiàn)了較嚴重的棄風棄光問題。另外在河西走廊局部地區(qū)存在電網(wǎng)安全穩(wěn)定約束的問題，導致張掖、金昌和武威等地區(qū)風光電接納能力受限，這些地區(qū)的棄風棄光矛盾更加突出。

2014年風光電發(fā)電量已經(jīng)達到155億千瓦時，占省公司省內(nèi)售電量的18.1%，風光電發(fā)電最大負荷已經(jīng)超過當時全省用電負荷的50%;預計今年年底，全省風電、光電分別達到1223萬千瓦、663萬千瓦，占總裝機容量的40.5%;2015年全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負荷1303萬千瓦，要消納1886萬千瓦風光電從電力平衡的角度考慮是不可能的，市場消納能力已經(jīng)成為甘肅棄風限電的主要原因。

4、風光電利用小時低的原因

近年來我國大規(guī)模風電基地風電利用小時普遍低于設(shè)計值，2014年我國并網(wǎng)風電利用小時數(shù)僅為1905小時，其中風電利用小時較低的省份主要集中在風能資源較好的“三北”地區(qū)，甘肅也是風電利用小時較低的省份之一。甘肅省并網(wǎng)風電總裝機容量占全國的10.5%;甘肅風電設(shè)計利用小時約為2200小時，2014年甘肅風電利用小時僅為1598小時，甘肅風電利用小時大幅度低于設(shè)計值主要有以下四方面的原因：

首先，不同年份風能資源波動較大，2014年屬于小風年，風能資源明顯低于多年平均值，根據(jù)對于酒泉風電基地風能資源實測資料的分析，2014年可利用風能資源比多年平均值低14%左右，該因素影響風電利用小時下降280小時左右。

其次，大規(guī)模風電基地上下游效應(yīng)的影響，酒泉風電基地集中了6000多臺風電機組，其中4000多臺風電機組集中在80×20公里范圍內(nèi)，上游風電場(風電機組)對于下游風電場的影響遠大于設(shè)計值，使得風電場的設(shè)計利用小時明顯偏高。該因素影響風電利用小時較設(shè)計值降低5%以上，風電利用小時下降100小時左右。

三是，風電場設(shè)備狀態(tài)和運行管理影響，盡管設(shè)計考慮了風電場設(shè)備可用率的影響，但根據(jù)部分風電場實測數(shù)據(jù)分析，甘肅風電場風電機組等主要設(shè)備的可用率明顯低于設(shè)計值，且不同風電場可用率存在較大的差距，導致酒泉風電基地發(fā)電量受到一定程度的影響，該因素平均影響全省風電利用小時下降40小時左右。

四是，棄風限電的影響風電利用小時降低200小時左右，是風電利用小時低的主要原因。

5、結(jié)論與建議

為了履行我國政府承諾2030年CO2排放達到峰值承諾，實現(xiàn)非化石能源在一次能源比重達到20%的目標，2030年我國風電、光電分別需要達到4億千瓦、2億千瓦，需要進一步加快風光電發(fā)展。我國風光電資源稟賦特點決定了風光電規(guī)模化利用仍然是我國的主要發(fā)展方向，其中“三北”地區(qū)風電、西部地區(qū)的光伏仍將是發(fā)展的重點。為了緩解大規(guī)模風光電基地棄風棄光矛盾，破解制約大規(guī)模風光電基地發(fā)展的瓶頸，提出以下建議：

首先，盡快出臺國家可再生能源配額制管理辦法，明確地方政府、電網(wǎng)企業(yè)和風電企業(yè)的責任與義務(wù)，制定可再生能源交易機制和配額管理辦法，確定全國各地區(qū)可再生能源的消費配額比例，激發(fā)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)積極主動接納風電的意愿。其次，借鑒“西電東送”和“三峽送出”解決水電消納的成功經(jīng)驗，按照滿足“三北”風電、西部光電送出及消納需求為目標，統(tǒng)籌規(guī)劃并加快跨區(qū)輸電骨干通道建設(shè)進度，大幅度提高電網(wǎng)在全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置新能源資源的能力。三是，國家出臺促進大規(guī)模風電消納的政策措施，引導耗能產(chǎn)業(yè)向西北能源資源豐富的地區(qū)轉(zhuǎn)移，增加風電就地能力減少外送負擔。四是，堅持電源與電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃的原則，建立風光電與電網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)同互動機制，適度超前規(guī)劃建設(shè)各級電網(wǎng)引導新能源發(fā)展，實現(xiàn)風電、電網(wǎng)與用電市場協(xié)調(diào)發(fā)展。五是，建立以調(diào)峰為主的新能源輔助服務(wù)機制，完善跨省區(qū)調(diào)峰資源共享的管理辦法和補償措施，實現(xiàn)調(diào)峰資源在區(qū)域乃至全國優(yōu)化配置，全面提高我國新能源消納能力。