2000年時(shí)的燃料價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)在的價(jià)格，當(dāng)時(shí)歐盟委員會(huì)發(fā)布的《能源供應(yīng)安全綠皮書》就認(rèn)可了可再生能源的潛力：
“可再生能源擁有提高歐洲供電安全的巨大潛力。但是，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用將完全取決于實(shí)際的政治和經(jīng)濟(jì)支持。[...]從中期來(lái)看，要在當(dāng)前情況下增加能源供應(yīng)，可再生能源是歐盟擁有一定操作空間的唯一來(lái)源。我們不能忽視這種能源。”
綠皮書還提到：
“實(shí)際上，影響(歐洲能源)供應(yīng)的唯一方法是盡最大努力利用可再生能源。”
在2003年，歐盟委員會(huì)估計(jì)風(fēng)能將是實(shí)現(xiàn)2010年歐盟可再生能源發(fā)電目標(biāo)的主要力量。
風(fēng)電要想在歐洲電力結(jié)構(gòu)中達(dá)到與傳統(tǒng)電源相當(dāng)?shù)乃?，面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是如何有效地將大量的風(fēng)電并入歐洲電力系統(tǒng)中。本報(bào)告具體分析了需要解決的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管問(wèn)題，以提高風(fēng)電發(fā)電量，確保歐洲未來(lái)的能源更安全。
從電力領(lǐng)域一些利益相關(guān)者和政策制定者的言論，我們可以得到這樣一個(gè)印象：風(fēng)電是“電網(wǎng)難題”，是歐洲電力系統(tǒng)有史以來(lái)不得不面對(duì)的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。風(fēng)電不可靠，風(fēng)電不能對(duì)歐洲的發(fā)電做出重大貢獻(xiàn)，風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)營(yíng)構(gòu)成威脅，風(fēng)停了之后會(huì)發(fā)生什么情況?
關(guān)于“間歇性”的誤讀
有時(shí)風(fēng)電被錯(cuò)誤地當(dāng)作間歇性能源。這會(huì)引起人們的誤解，因?yàn)閺碾娏ο到y(tǒng)這一層面上來(lái)看，風(fēng)電的啟動(dòng)和停機(jī)并沒(méi)有固定的時(shí)間間隔，而這種不固定的時(shí)間間隔即是所謂的“間歇性”。風(fēng)電是一項(xiàng)可變出力的技術(shù)。有時(shí)人們會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為風(fēng)能在本質(zhì)上是不可靠的，這是因?yàn)轱L(fēng)能的出力可變。
電力系統(tǒng)—供電和用電—在本質(zhì)上就是高度不穩(wěn)定的，受大量計(jì)劃和非計(jì)劃因素的影響。例如，天氣的變化，突然發(fā)生的雷暴天氣會(huì)造成數(shù)百萬(wàn)人開(kāi)始或停止取暖、照明。歐洲數(shù)百萬(wàn)人開(kāi)關(guān)需要瞬間功率的設(shè)備—電燈、電視、電腦。電廠、設(shè)備和輸電線路發(fā)生沒(méi)有規(guī)律的故障或受到極端天氣的影響，例如對(duì)水電和核電影響尤為重大的干旱天氣。電線被倒落的樹(shù)木砸中或結(jié)冰，造成供電突然中斷。
供電和用電不斷變化，電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商需要在供電和用電的計(jì)劃內(nèi)和計(jì)劃外變化間取得平衡才能保持系統(tǒng)的完善。電力的不穩(wěn)定性并不新鮮，從電力系統(tǒng)誕生的那一天起這就是電力系統(tǒng)的固有特點(diǎn)。
供電和用電都是變化的。因此，問(wèn)題并非是風(fēng)能本身的不穩(wěn)定性或間歇性，而是如何預(yù)測(cè)、管理和改善這種不穩(wěn)定性以及采用什么工具改進(jìn)效率。風(fēng)電的出力是變化的，但這種變化在很大程度上是可以預(yù)測(cè)的。這并不是說(shuō)這種變化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)沒(méi)有影響。影響確實(shí)有，特別是在風(fēng)電作為供電主力的電力系統(tǒng)中。
系統(tǒng)中的風(fēng)電不能割裂開(kāi)來(lái)分析
不能獨(dú)立于電力系統(tǒng)其他部分之外分析風(fēng)電，而且系統(tǒng)各有不同。電力系統(tǒng)的大小和本身的適應(yīng)性是確定能否消納大量風(fēng)電的決定性因素。風(fēng)電等變化性的電源需要作為變化性的供電和用電系統(tǒng)的一個(gè)方面來(lái)看待。
電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有必要隨時(shí)在單獨(dú)的一個(gè)用戶改變用電量時(shí)采取措施，例如一家工廠在早晨開(kāi)工時(shí)。同樣，他們也不必采取措施應(yīng)對(duì)某一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組出力的變化。系統(tǒng)中所有風(fēng)機(jī)的凈出力或多組風(fēng)電場(chǎng)的凈出力才會(huì)有影響。此外，必須相對(duì)于整體用電需求的變化和其他所有電源的不穩(wěn)定性和間歇性來(lái)考慮風(fēng)電。
只有把風(fēng)能資源的不穩(wěn)定性放到整個(gè)電力系統(tǒng)的背景下才有意義，而不能只是針對(duì)某一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或某一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。風(fēng)不會(huì)連續(xù)不斷地吹，但是一個(gè)地方的風(fēng)停了，對(duì)整體不會(huì)有什么影響—其他地方的風(fēng)還在吹。因此，盡管某一個(gè)地方并不是一直有風(fēng)，但整體而言仍然可以利用風(fēng)能發(fā)出可靠的電力。
對(duì)于整體的電力供應(yīng)而言，某臺(tái)風(fēng)電機(jī)組或某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)停了不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。
所有的電源都可能發(fā)生故障
人們有時(shí)將風(fēng)能資源的變化性作為風(fēng)能本身并不可靠的論據(jù)。沒(méi)有哪一種電站或供電類型是完全可靠的，所有的系統(tǒng)都可能在某一點(diǎn)發(fā)生故障。實(shí)際上，大型電廠無(wú)論是事故、自然還是計(jì)劃停機(jī)造成的解列都是在瞬間發(fā)生，造成功率損失和即時(shí)的供電需求。對(duì)于火電廠而言，由于非計(jì)劃停運(yùn)造成的損失平均占其發(fā)電量的6%。當(dāng)火電廠或核電廠意外從系統(tǒng)中解列時(shí)，會(huì)在瞬間發(fā)生且容量高達(dá)上千兆瓦，這才是真正的間歇現(xiàn)象。電力系統(tǒng)總是不得不應(yīng)對(duì)大型電廠的這些瞬間出力變化和用電需求的變化。可以采用現(xiàn)成的做法解決風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，而某些國(guó)家也正是這樣做的。
相比之下，風(fēng)能則不會(huì)突然脫離系統(tǒng)。風(fēng)能的變化比較平穩(wěn)，這是因?yàn)橛谐砂偕锨У娘L(fēng)電機(jī)組而非少數(shù)的幾個(gè)大型發(fā)電廠，使得后者電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商更容易預(yù)測(cè)和管理整個(gè)系統(tǒng)中的供電變化。系統(tǒng)不會(huì)注意到一臺(tái)2 mw的風(fēng)電機(jī)組停機(jī)了。但系統(tǒng)不得不立即對(duì)一座500 mw燃煤電廠或1,000 mw核電站的停運(yùn)做出響應(yīng)。
由此可以得出的主要結(jié)論是，要消納大量風(fēng)電的歐洲電力系統(tǒng)的容量是由經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管條例決定的，而非技術(shù)的或?qū)嶋H的限制條件。
這樣說(shuō)會(huì)更為準(zhǔn)確：提高風(fēng)電的比例面臨著障礙;這不是因?yàn)轱L(fēng)電的不穩(wěn)定性，而是因?yàn)榧炔蛔杂梢膊还降碾娏κ袌?chǎng)存在的一系列障礙，再加上新技術(shù)威脅舊的思考和行為模式。
到目前為止，公認(rèn)的看法是風(fēng)能可以滿足大型電網(wǎng)電力需求的20%，而不會(huì)造成任何嚴(yán)重的技術(shù)或?qū)嶋H問(wèn)題。
風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)
風(fēng)電在電力系統(tǒng)中所占的比例較低時(shí)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行造成重大影響。風(fēng)電供應(yīng)的電力不到整個(gè)歐盟電力需求的3%，但存在較大的區(qū)域和國(guó)家差異。
根據(jù)具體系統(tǒng)的性質(zhì)，已制定適用于處理供需變動(dòng)的控制方法和備用方案，完全足以處理其他變動(dòng)供電，例如占總需求高達(dá)20%的風(fēng)電完全可以采用的應(yīng)對(duì)用電和供電變化的控制方法和備用方案來(lái)消納，這要看具體系統(tǒng)的特點(diǎn)而定。如果風(fēng)電要達(dá)到更高的比例，可能需要對(duì)電力系統(tǒng)及其運(yùn)行方法做出改變，以消納更多的并網(wǎng)風(fēng)電。
丹麥?zhǔn)鞘澜缟巷L(fēng)電比例最高的國(guó)家，2004年的風(fēng)電供電量占總耗電量的21%。在未與東部電力系統(tǒng)互聯(lián)的丹麥西部輸電系統(tǒng)中，一個(gè)正常風(fēng)年內(nèi)風(fēng)電可以滿足電力需求的25%，某些時(shí)候風(fēng)電甚至能夠滿足100%的瞬時(shí)需求。
大量風(fēng)電并網(wǎng)經(jīng)常被斥為不可能完成的任務(wù)，許多電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商也不愿意改變長(zhǎng)期以來(lái)制定的風(fēng)電接納程序。在丹麥，最開(kāi)始的時(shí)候電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)能消納多少風(fēng)電持懷疑態(tài)度。下面引述丹麥西部輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(tso)eltra年度報(bào)告中的內(nèi)容能夠很好地說(shuō)明許多電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)風(fēng)電的態(tài)度。
“從 1999年底開(kāi)始的僅僅三年內(nèi)，日德蘭半島菲英島電力系統(tǒng)的風(fēng)電容量已從1,110 mw增加到 2,400 mw。就裝機(jī)容量而言，這是奧爾胡斯市附近的skydstrup電站容量的兩倍。七八年前，我們認(rèn)為如果風(fēng)電增加到500 mw以上，電力系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行。但現(xiàn)在的風(fēng)電容量幾乎是500 mw的五倍。我想告訴政府和議會(huì)的是，我們做好了使用更多風(fēng)電的準(zhǔn)備，但這需要允許我們使用正確的工具來(lái)管理電力系統(tǒng)?！?br>
在西部energinet(前eltra)供電區(qū)，正常風(fēng)年內(nèi)風(fēng)電可以滿足25%的電力需求，而且要使用更多的風(fēng)電面臨的并非技術(shù)問(wèn)題，而是監(jiān)管問(wèn)題。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出管理電力系統(tǒng)中更多風(fēng)電的工具，應(yīng)該允許電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商使用這些工具。
最后，電力系統(tǒng)中擁有大量風(fēng)電的西班牙、丹麥和德國(guó)等國(guó)家的風(fēng)電經(jīng)驗(yàn)表明，在現(xiàn)有電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電比例是否存在上限的問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管問(wèn)題，而不是技術(shù)問(wèn)題。
風(fēng)電發(fā)展剛起步的歐洲地區(qū)可以從丹麥、德國(guó)和西班牙等國(guó)汲取很多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。但最重要的是，這些新興市場(chǎng)中的利益相關(guān)者、政策制定者和監(jiān)管者要能夠意識(shí)到這三個(gè)國(guó)家的輸電運(yùn)營(yíng)商所面臨的問(wèn)題在有更多風(fēng)電并入國(guó)家電網(wǎng)之前并不是問(wèn)題。
公眾對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的爭(zhēng)議中存在的最大錯(cuò)誤之一就是隔離開(kāi)來(lái)看待風(fēng)電。與其他任何電源一樣，風(fēng)電有其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)。核電和某些燃?xì)馊济弘姀S能夠保持恒定的發(fā)電水平，但靈活性很差。如果單獨(dú)來(lái)看，這是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)殡娏π枨笳於加忻黠@而持續(xù)的變化。其他一些燃煤燃?xì)怆姀S和水電站則比較靈活，可以迅速地改變出力。并網(wǎng)的風(fēng)電有其他顯著特點(diǎn)。重點(diǎn)是，各種技術(shù)，無(wú)論是帶基本負(fù)荷的核電站還是出力變化的風(fēng)電，都不應(yīng)單獨(dú)的看待。各種技術(shù)和電力需求模式的綜合效應(yīng)才對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商有意義。
歐洲范圍
當(dāng)前有一系列問(wèn)題亟待解決：效率低下、情況扭曲和歷史造成的體制問(wèn)題，以及與大歐洲區(qū)電力市場(chǎng)和電力基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的整體結(jié)構(gòu)、職能和發(fā)展相關(guān)的法律問(wèn)題。
歐洲電力系統(tǒng)的重新定位考慮到了大規(guī)模風(fēng)電的特點(diǎn)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的，且符合歐洲地區(qū)的總體目標(biāo)。
風(fēng)電并網(wǎng)主要存在以下問(wèn)題：需要改變電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)方式、滿足保障供電的穩(wěn)定性與可靠性對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的要求、輸電基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)建和改造。興建更多的跨境線路 (互聯(lián)線路)可以將風(fēng)能從資源豐富的陸上和海上地區(qū)收集起來(lái)，實(shí)現(xiàn)更廣大地區(qū)內(nèi)積累風(fēng)能的最優(yōu)化利用，并排除提高風(fēng)電比例所面臨的制度和法律障礙。下文所述為這些問(wèn)題的結(jié)論。
在20世紀(jì)80年代之前，擁有專營(yíng)權(quán)的垂直一體化國(guó)家壟斷企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)電、配電、調(diào)度、電網(wǎng)擴(kuò)建及售電業(yè)務(wù)。這是歐洲電力行業(yè)的一種傳統(tǒng)，其仍影響著新技術(shù)的開(kāi)發(fā)及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。在20世紀(jì)90年代，歐盟委員會(huì)對(duì)這種壟斷企業(yè)的存在提出了質(zhì)疑，認(rèn)為其與《歐盟憲法條約》中有關(guān)商品自由流通方面的規(guī)定相悖。這最終導(dǎo)致歐盟分別于1996年和1998年通過(guò)了第一條電力指令和第一條天然氣指令。
在于1997年簽訂《阿姆斯特丹條約》之后，歐盟制定了能源政策的三條基本原則，即：
˙ 環(huán)境保護(hù)：能源生產(chǎn)及使用過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)，保持大自然的生態(tài)及地球物理平衡;
˙ 能源供應(yīng)的安全性：旨在盡可能地降低可能的能源供應(yīng)中斷的風(fēng)險(xiǎn)和影響;
˙ 存在競(jìng)爭(zhēng)的能源系統(tǒng)：確保為能源生產(chǎn)商及用戶提供低價(jià)能源。
此外，歐洲的能源供應(yīng)對(duì)進(jìn)口不斷增長(zhǎng)的依賴性以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，亟須采取措施降低這種依賴性并提高本土能源的產(chǎn)量。
自2001年以來(lái)，歐盟委員會(huì)通過(guò)《內(nèi)部電力和天然氣市場(chǎng)基準(zhǔn)報(bào)告》來(lái)監(jiān)督市場(chǎng)開(kāi)放程度的發(fā)展情況。歐盟委員會(huì)在其于2005年1月發(fā)布的第四份基準(zhǔn)報(bào)告中警告各國(guó)政府，必須加大力度開(kāi)放電力和天然氣市場(chǎng)。
歐盟委員會(huì)指出了無(wú)法建立競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)的四個(gè)主要原因：
˙ 缺少跨境輸電線路;
˙ 存在壟斷地位的一體化電力公司;
˙ 電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商帶有偏見(jiàn);及
˙ 電力躉售市場(chǎng)的流動(dòng)性低。
歐盟委員會(huì)認(rèn)為，在歐洲電力市場(chǎng)中開(kāi)展有效競(jìng)爭(zhēng)所面臨的主要障礙是電網(wǎng)及電力行業(yè)的結(jié)構(gòu)。歐盟委員會(huì)將市場(chǎng)集中度和壟斷地位的一體化電力企業(yè)視為“建立激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)的最主要障礙”。
此外，歐盟委員會(huì)還指出，“內(nèi)部能源市場(chǎng)的發(fā)展必須與歐盟的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)保持一致。換言之，要對(duì)提高可再生能源的比例、降低排放量及加強(qiáng)需求側(cè)管理等保持必要的激勵(lì)措施。”
上文所述的四個(gè)障礙不僅是在歐洲電力市場(chǎng)中建立有效競(jìng)爭(zhēng)所面臨的障礙，而且還是阻礙新技術(shù)(如風(fēng)電技術(shù))進(jìn)入市場(chǎng)的主要制度和結(jié)構(gòu)性缺陷。
跨境輸電的發(fā)展壯大是有效競(jìng)爭(zhēng)的前提條件。跨境輸電還將極大地降低大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的成本，并能夠借助于風(fēng)電分布的廣大地理范圍獲得穩(wěn)定的風(fēng)電出力。
除降低風(fēng)電的累積波動(dòng)性之外，風(fēng)電出力在一定地區(qū)內(nèi)的累積還可以得到較高的穩(wěn)定電量，從而取代常規(guī)電廠。
評(píng)論