不要讓并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)殺死新能源產(chǎn)業(yè)

2018-01-01 13:46:51 來源：能見App　點擊量：評論 (0)

　《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)規(guī)定》GB T-19963-2011自發(fā)布以來已經(jīng)執(zhí)行到了第六個年頭，當(dāng)時風(fēng)電行業(yè)內(nèi)關(guān)于這個標(biāo)準(zhǔn)的爭議和討論，以及隨之而來的大改造過程和幾十億元的改造投入還歷歷在目，歲月如梭，新的一輪修訂工

　《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)規(guī)定》GB/T-19963-2011自發(fā)布以來已經(jīng)執(zhí)行到了第六個年頭，當(dāng)時風(fēng)電行業(yè)內(nèi)關(guān)于這個標(biāo)準(zhǔn)的爭議和討論，以及隨之而來的大改造過程和幾十億元的改造投入還歷歷在目，歲月如梭，新的一輪修訂工作已經(jīng)開始。

　　過去的6年新能源發(fā)電高速發(fā)展，技術(shù)革新日新月異，由微不足道的補(bǔ)充電源成為了占比5%的重要替代能源。遺憾的是，當(dāng)時寄希望于用規(guī)范的電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來解決剛露苗頭的技術(shù)矛盾，也許收到了短時的效果，但旋即就在更大更難解決的體制和利益矛盾面前一潰千里，棄風(fēng)棄光問題逐年惡化。時至今日，我國在電力系統(tǒng)整體技術(shù)水平并不落后的情況下，以高于世界常規(guī)水平10-20倍的限電率（部分地區(qū)限電率高達(dá)30%-40%）為代價，維持運行著僅相當(dāng)于美歐等國一半甚至幾分之一電量貢獻(xiàn)率的新能源電源。

　　常年的棄風(fēng)棄光以及新能源、火電、電網(wǎng)、政府機(jī)構(gòu)之間交織的利益格局沖突，已經(jīng)剪不斷理還亂，一段時間出現(xiàn)了一種傾向，即想盡辦法把棄風(fēng)棄光這樣實質(zhì)上由于體制約束和利益格局沖突導(dǎo)致的復(fù)雜問題，描述為“客觀的技術(shù)挑戰(zhàn)”。這顯然對很多方面是有很大好處的：因為局部利益沒理順而導(dǎo)致新能源的空前浪費，相關(guān)各方毫無疑問難逃“不顧大局”的詬病；如果主要因為“技術(shù)挑戰(zhàn)”導(dǎo)致不能消納，則變成了大家都不得不尊重的“客觀現(xiàn)實”。如果事情僅止于此，倒也無傷大局，畢竟現(xiàn)狀是體制與利益矛盾交織的產(chǎn)物，不能簡單歸咎于任何一方，更不能歸咎于個人。如果上上下下都認(rèn)可“技術(shù)上不可解決”，起碼可以讓企業(yè)和個人不要承受太大的壓力。然而，如果演員入戲太深，假戲真做，開始為某些似是而非的“技術(shù)挑戰(zhàn)”找起解決手段來了，還強(qiáng)行讓新能源企業(yè)為這些手段買單，那問題就變味了。新能源裝機(jī)是全社會的財富，尤其是一多半都是央企的資產(chǎn)，都是人民的財產(chǎn)。人民的血汗錢不是天上掉下來的，投資了清潔發(fā)電資產(chǎn)卻不讓發(fā)清潔電造福社會，非要燒煤，這先按下不表，還要再往里面砸進(jìn)巨額的改造費用，去圓那些個“技術(shù)挑戰(zhàn)”的戲碼，這個問題就嚴(yán)重了。新的《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)規(guī)定》以及一系列分項細(xì)則行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就在這個陰影下，在2015年底啟動。

　　如果說棄風(fēng)棄光問題惡化的頭一兩年，業(yè)內(nèi)還有很多爭論的話，現(xiàn)今恐怕矛盾各方從上到下都不會否認(rèn)，資源是否能夠市場化配置，或者經(jīng)濟(jì)低碳最優(yōu)配置，局部利益與全局利益、短期利益與長期利益之間的沖突，才是這個問題的源頭和關(guān)鍵。無論是歐洲還是北美，當(dāng)他們的新能源電量占比達(dá)到我們目前水平的時期，其無論整體電源裝備還是信息化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如今天的我們，一次能源結(jié)構(gòu)也只有少數(shù)比我們條件更好，可他們幾乎沒有限電，至今如此。因此，指望靠提高某些技術(shù)要求就能“解決機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)問題”，恐怕連提出來的人自己能夠相信多少都是個問號。

　　具體的標(biāo)準(zhǔn)修訂內(nèi)容很多，三天三夜也討論不完，僅僅舉幾個例子吧：

　　新能源必須提供模擬轉(zhuǎn)動慣量、強(qiáng)制參與一次調(diào)頻

　　“轉(zhuǎn)動慣量”是指傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的物理轉(zhuǎn)動慣量在電力系統(tǒng)動態(tài)特征中的表現(xiàn)；“一次調(diào)頻”是指系統(tǒng)中的部分電源應(yīng)當(dāng)留有一定的出力冗余，并且自動根據(jù)實時測得的系統(tǒng)頻率快速調(diào)整，以在系統(tǒng)中發(fā)電和用電突然產(chǎn)生較大的不平衡，頻率快速偏離50Hz工頻的情況下，盡快將系統(tǒng)頻率支撐住。兩者均是傳統(tǒng)理論中電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。

　　2015年9月華東電網(wǎng)錦蘇線出現(xiàn)閉鎖故障，系統(tǒng)瞬間丟失了約500萬千瓦電源，隨后的頻率下跌遠(yuǎn)超預(yù)期，實際原因是網(wǎng)內(nèi)電源（主要是大容量火電）一次調(diào)頻能力嚴(yán)重不足，區(qū)外特高壓直流電力大量饋入導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量下降，以及原有仿真建模需改進(jìn)等等（見《電力系統(tǒng)自動化》2017, 41（7）： 149-155，華東調(diào)度主導(dǎo)的事故分析）。但神奇的是，此次事故原因隨即被迅速引申到新能源行業(yè)，提出了“新能源電源不具備常規(guī)的轉(zhuǎn)動慣量，嚴(yán)重減少了全系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量，因此頻率下跌更快”，“新能源電源必須參與調(diào)頻”，最后不斷演繹，終于煉成了一套“虛擬同步電機(jī)”理論，也就是要求新能源電源必須在任何特性上都符合傳統(tǒng)的同步電機(jī)模型。真正導(dǎo)致系統(tǒng)慣量減少的原因“大容量特高壓直流饋入”反而被有意忽略了。新能源成為特高壓輸電的“專用背鍋俠”。

　　就算忽略那個事實上的“主犯”特高壓，“虛擬同步機(jī)”看似一環(huán)一環(huán)的推論，邏輯充滿了似是而非和矛盾，只是行外人士不易發(fā)現(xiàn)罷了：

　　系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的減少，是實實在在減少同步機(jī)運行的情況下才會發(fā)生的，也就是說，因為并網(wǎng)新能源多了而關(guān)掉相應(yīng)多余的火電機(jī)組。然而事實上至今為止，兩大電網(wǎng)公司控制區(qū)內(nèi)沒有任何一家調(diào)度機(jī)構(gòu)會因為新能源多了而大量關(guān)掉火電（火電自身太多了導(dǎo)致部分被關(guān)掉自然與此無關(guān)）。他們只會讓火電壓低出力以空出新能源發(fā)電的空間。因為，調(diào)度需要保證，如果下一刻鐘所有的風(fēng)和光都沒了，這些在線運行的火電站也能立即頂上支撐住所有的負(fù)荷（這個極為保守原則其實也是現(xiàn)在“靈活性不足問題”的根源，這又涉及到另外一個巨大的浪費，大家有時間可以去讀讀張樹偉的文章《系統(tǒng)“調(diào)峰服務(wù)與輔助服務(wù)”是啥意思》，《風(fēng)能》雜志2017年第10期）。因此粗略的來看，無論當(dāng)天網(wǎng)內(nèi)是否有新能源機(jī)組發(fā)電，需要并網(wǎng)并運行的常規(guī)機(jī)組數(shù)量并不會有很大差別。其差別只是這些常規(guī)機(jī)組是全力運行還是低載運行提供備用而已。

　　既然該在的傳統(tǒng)機(jī)組們絕大多數(shù)都在線，談何嚴(yán)重減少全系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量呢？機(jī)組帶給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量可和它是重載還是輕載沒什么關(guān)系。再退一步說，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量不僅僅是火電機(jī)組提供的，相同容量的水電機(jī)組提供的轉(zhuǎn)動慣量遠(yuǎn)大于火電；此外還有大量的轉(zhuǎn)動慣量來自于負(fù)荷側(cè)由電網(wǎng)電直接驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，通常是各類工業(yè)用電機(jī)。（隨著電力電子拖動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這部分正在明顯減小倒是真的）。更不用說事實上特高壓直流一條線路就能將上千萬千瓦火電機(jī)組的慣量“歸零”。由于來自特高壓的遠(yuǎn)方電能實實在在地對本地電源形成了永久性的替代，這部分機(jī)組是真的停下去了，其對應(yīng)的慣量自然就從網(wǎng)上消失了。

　　在這種客觀事實下，竟然有人提出：只占到全網(wǎng)5%發(fā)電量的新能源機(jī)組“嚴(yán)重減少了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量”，豈不是滑稽而令人哭笑不得的“神推論”？

　　也許未來新能源真的成為最重要的電源主力的那一天，這個說法會開始有點道理，那么，悖論來了：

　　為什么在一個新型發(fā)電裝置為主的系統(tǒng)中，還必須去模擬傳統(tǒng)同步機(jī)的性狀呢？為何不是反過來呢？為什么不是各取所長呢？不能因為我們研究了100年的同步電機(jī)，對它最熟悉，就形成這樣的路徑依賴吧？這才是科研真正應(yīng)該投入的方向，而不是卯足了勁削足適履。

　　至于“新能源電源必須參與調(diào)頻”這樣的結(jié)論，就更加是借題發(fā)揮了。就華東那次事故而言，結(jié)論其實很明確：網(wǎng)內(nèi)火電機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)普遍不合格（大機(jī)組合格率僅30%，中小機(jī)組尚無統(tǒng)計）。不知什么樣的邏輯能夠推導(dǎo)出“因此新能源需要參與調(diào)頻”。要知道15年底華東網(wǎng)境內(nèi)新能源裝機(jī)容量占比不過5%，平均出力恐怕1%多一點，這樣的細(xì)小胳膊不知能產(chǎn)生多大的影響。監(jiān)管機(jī)構(gòu)出幾個短差，下幾個文件，隨機(jī)抽檢幾個火電的一次調(diào)頻響應(yīng)，產(chǎn)生的效果足以讓新能源的任何改變都忽略不計了。

　　其實真正的殺招在這里：參與調(diào)頻的電源是必須留出足夠旋轉(zhuǎn)備用的！某些方面直接提出：因為必須參與調(diào)頻，所以新能源電源必須常態(tài)限電其總?cè)萘康?%-10%以備不時之需，無論是不是真的不能消納！（注意是總?cè)萘康?%-10%，新能源無論是風(fēng)還是光由于自然稟賦因素通常平均利用功率也不過11%-30%，這意味著平均棄電30%以上），這不僅讓我們想到了“圖窮匕現(xiàn)”的故事。如果真的實行了這個參與一次調(diào)頻的要求，再給大家粗略地算一個數(shù)：全國風(fēng)電累計裝機(jī)容量1.7億千瓦，年平均功率按額定功率的25%計算，上網(wǎng)電價按全國平均0.5元/千瓦時，備用6%額定容量參與一次調(diào)頻，將造成全國每年限電損失電量約890億千瓦時，直接經(jīng)濟(jì)損失約446億元。光伏發(fā)電由于利用率只有風(fēng)電一半上下，損失比例比風(fēng)電還要高得的多，基本接近于不讓發(fā)電了。

　　為什么一個出趟差檢查幾次就能有效的事情，卻有人想出、并力推永遠(yuǎn)放棄全網(wǎng)1/3以上的清潔電力，還幾乎注定沒有效果的解決方案呢？這其中的真實目的究竟是什么呢？

　　即使是新能源裝機(jī)占比較高的西北東北，由于他們是毫無疑義的大送端，如果同樣的直流事故發(fā)生，只會面臨大量的功率過剩，那自然也不需要新能源出來頂出力，趕快麻利的切除，別發(fā)了才是正事兒。

　　這個“新能源調(diào)頻”究竟是拿來干什么的呢？恐怕給常態(tài)的高額棄風(fēng)限電這種顯而易見的違法行為找一個固定明確的“合法理由”算是一個效果，亦或者是為現(xiàn)有頻率穩(wěn)定問題找一個“背鍋俠”？

　　風(fēng)電和光伏的高電壓穿越能力

　　所謂“高電壓穿越能力”，就是說當(dāng)電網(wǎng)由于故障等緊急情況短暫出現(xiàn)高于額定電壓范圍的電壓時，設(shè)備應(yīng)該能頂一段時間不要脫網(wǎng)以擴(kuò)大事故。

　　隨著三北地區(qū)大型特高壓直流線路投產(chǎn)，某些機(jī)構(gòu)越發(fā)急迫地要求新能源電源具備“高電壓穿越能力”，而且是全世界最高的“高穿能力”。那么問題來了，模模糊糊一句“電網(wǎng)由于緊急故障導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)高電壓”，似乎是不愿意闡述太多細(xì)節(jié)。然而細(xì)節(jié)出魔鬼。

　　短暫的高電壓是怎么來的呢？暫態(tài)過電壓在系統(tǒng)中有不同的時間尺度，最短的來勢兇猛的通常稱為“雷擊過電壓”（因為主要來源是雷擊），稍長的稱為“操作過電壓”（主要來源于設(shè)備連接狀態(tài)的突變），這倆都是微秒級，至多毫秒級。從此番修改的動議來看，要求新能源電源承受的是秒級時間尺度的過電壓，顯然針對的不是前兩位。事實上，這一要求的針對對象只有一個，那就是“特高壓直流”事故導(dǎo)致的送端系統(tǒng)工頻、長時間大幅的過電壓。

　　我國建設(shè)超高壓直流已有近30年歷史，我國第一條特高壓直流楚穗也至少是7年前的事情了，之后的溪洛渡、錦屏等特高壓直流送出工程陸續(xù)投產(chǎn)，我國風(fēng)電光伏的大規(guī)模發(fā)展也快10年了，怎么如今突然冒出了“送端系統(tǒng)工頻、長時間大幅的過電壓”了呢？

　　原來近期投產(chǎn)的項目，送端都給放在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，短路容量嚴(yán)重不足的地方去了，而且單個容量還越建越大。2014年投產(chǎn)的某特高壓輸電工程，總計800萬千瓦的輸送容量，送端就給安排了近700萬千瓦的新建煤電機(jī)組，剩下的稍微搭配一些新能源，美其名曰“促進(jìn)新能源送出”。不成想到，投產(chǎn)以后幾乎從未能長期達(dá)到送出500萬千瓦以上的工作狀態(tài)。技術(shù)上運行上問題多多，故障情況下送端電網(wǎng)的長時間大幅值過電壓現(xiàn)象只是其中之一罷了。

　　“小的送端短路比必然帶來直流故障情況下的嚴(yán)重過電壓”，也許對于非專業(yè)人士來說這句話每個字都認(rèn)識，就是不知道什么意思，但是對于直流領(lǐng)域?qū)I(yè)人士來說就像是“大米飯放一個星期會餿掉”一樣的生活常識。這樣的一種“沒有問題也要制造問題”的工程規(guī)劃安排，是怎么被號稱技術(shù)實力“世界最強(qiáng)”的電網(wǎng)企業(yè)給執(zhí)行到底的，為什么不能稍微多花點錢繞開這個問題，圈內(nèi)爭議10多年了，不是我們今天討論的對象。就說后果，那個原計劃只是用來“錦上添花”，搭便車被送出的一點“新能源”怎么又躺槍成了特高壓直流的“背鍋俠”了呢？

　　據(jù)測算，單臺機(jī)組改造費用約為4-7萬元，對全國存量風(fēng)電機(jī)組的改造費用約為50-80億元，且1MW及以下老舊機(jī)組不具備改造條件；改造期間的電量損失也是天文數(shù)字。誰犯的錯誤，誰付出代價解決難道不是社會共同價值觀么？為什么要新能源來背？

　　即使不去討論誰付出代價的問題，就談技術(shù)上的亡羊補(bǔ)牢，某些單位提出的技術(shù)指標(biāo)也嚴(yán)重缺乏嚴(yán)肅性：新能源電源需要耐受1.3倍的額定電壓，至于必須耐受的時長幾乎每個季度都要提出新的指標(biāo)，越來越長，已經(jīng)向秒級邁進(jìn)了，拍腦袋的痕跡極為明顯。然而，還是細(xì)節(jié)里的魔鬼，這么高的持續(xù)工頻電壓，在我國普遍沒那么高磁通冗余度的中低壓箱變面前，先不說是不是首先就會點爆一批，就說大幅攀升的涌流帶來的非線性電感效應(yīng)，也足以讓后面的新能源設(shè)備根本看不到1.3倍的額定電壓了。想當(dāng)然地把750kV的電壓動態(tài)當(dāng)作690V的普遍現(xiàn)象，這樣的“嚴(yán)謹(jǐn)”工作態(tài)度實在讓人大跌眼鏡。

　　小結(jié)

　　修訂草案中，似是而非的地方還有很多，例如要求風(fēng)電機(jī)組具有幾乎等同于“同步調(diào)相機(jī)”的無功支持能力（請一視同仁按此要求改造所有電源），要求有遠(yuǎn)超火電機(jī)組的無功響應(yīng)速度，還要能解決“次同步諧波”問題，雖然這個“次同步諧波”問題是不是個真命題學(xué)術(shù)界都沒個一致意見，通用解決方案更不知道什么時候才能有眉目，也許永遠(yuǎn)不會有——但是也要寫進(jìn)“國家標(biāo)準(zhǔn)”當(dāng)中去強(qiáng)制要裝（再一次的，直流線路在歷史上可是次同步震蕩事故最主要的來源之一，近來在我國某“新能源重要送出直流通道”周邊也發(fā)生了這樣的事故，為什么都和他有關(guān)系呢？）。

　　如果修訂標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)就是把新能源一把掐死，畢竟在至今很多人眼里新能源都是個“惹麻煩的孩子”，也許這些似是而非，包藏殺機(jī)的要求還能讓人理解其動機(jī)。可是這個目的誰都知道是和習(xí)近平總書記在十九大報告中提出的“加快生態(tài)文明體制改革，推進(jìn)綠色發(fā)展”的理念是背道而馳的。考慮到前述這幾個“鍋”或遠(yuǎn)或近地都和近年來嚴(yán)重爭議的特高壓直流工程有聯(lián)系，就不能不讓人產(chǎn)生其他的理解。

　　特高壓從提出伊始就充滿爭議，但有關(guān)方面排除爭議大干快上，同時提出并炒作了“特高壓是三北地區(qū)新能源送出的靈丹妙藥”這樣一個貌似合理的預(yù)期。然而西北、東北地區(qū)新建的特高壓直流線路，由于規(guī)劃初期無視當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)客觀實際削足適履，盲注追求“特”“大”“高”，建成至今在解決當(dāng)?shù)匦履茉聪{問題上幾無亮點，反而造成一系列電網(wǎng)穩(wěn)定問題。幾百億投資的工程，建成多年以來無法在設(shè)計功率下穩(wěn)定運行，只能降容。反過來為了解決這些“人造”問題，又強(qiáng)行要求新能源電源付出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會代價做技術(shù)改造，對其發(fā)展做出種種限制，以補(bǔ)救和掩蓋這些線路和電網(wǎng)的技術(shù)困境。某些言論甚至直言“新能源電源的技術(shù)缺陷造成了特高壓的運行問題”，完全倒因為果。

　　在宣傳要大干快上這些巨額投資工程的時候，打出的都是“幫助新能源送出”的綠色低碳旗幟，怎么建成之后就變成了“新能源阻礙了系統(tǒng)運行”了呢。如此巨額投入，不能如承諾的一般“幫助新能源送出”，已經(jīng)應(yīng)該有人為此承擔(dān)責(zé)任，至于倒打一耙的制造輿論將責(zé)任推到本應(yīng)服務(wù)的對象身上，則更是全無職業(yè)精神和基本操守，并且是對國家能源轉(zhuǎn)型長期戰(zhàn)略的反動。

　　當(dāng)然，一些宣傳上仍然堅稱這些工程送出了大量的清潔電力，以至于行業(yè)內(nèi)很多上市企業(yè)都不得不面對外行的投資者這樣令人哭笑不得的問題：“你們生產(chǎn)的清潔電力有多少依靠XX特高壓線路送到XX電網(wǎng)？”以彌漫空間的電磁場形態(tài)傳輸流動的電能量，是如何統(tǒng)計出“什么樣的電廠出來的能量有多少比例走了某條線路”這樣言之鑿鑿的數(shù)字的，人類的物理學(xué)電磁學(xué)是肯定無法解釋的。正如你無法說出我國岸邊的海水和亞馬遜河注入大西洋的水有什么一一對應(yīng)的關(guān)系，更加無法說出亞馬遜河水是通過哪個海峽流到上海的。“A省電網(wǎng)通過某條線路向B省電網(wǎng)送出某電源XXX電量”這樣的說法絕大部分情況下沒有任何物理意義。只有市場化條件下雙邊約束性發(fā)用電合同才能讓這樣的說法具有財務(wù)上的意義，而這樣的電力市場在我國還是將來時。至于宣傳這樣的“偽命題”究竟是為了什么，自然只有炮制這些偽命題的人心中清楚。

　　這一連串的鍋，新能源不能背，也不可能背得起；這些看似“幫助”新能源的大型基建工程，還是“不看廣告，看療效”比較好，尤其是“療效”幾乎全靠“偽命題”宣傳，“副作用”卻直接要命的情況下。

　　發(fā)展新能源已經(jīng)成為全球各主要國家應(yīng)對環(huán)境氣候變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的普遍共識，更是我國實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展理念的重要內(nèi)容。近年來，我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，成本大幅下降，經(jīng)濟(jì)社會效益逐漸凸顯，但作為成長中的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，仍需要健康的環(huán)境和有力的支持，才能進(jìn)一步降本增效，成為主流能源。這種情況下，將一些無用的技術(shù)要求納入標(biāo)準(zhǔn)并強(qiáng)制執(zhí)行，無疑是在扼殺來之不易的新能源產(chǎn)業(yè)。這從來就不是一場簡單的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之爭。

責(zé)任編輯：lixin

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