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學習丹麥風電建設經驗 做好中國可再生能源事業(yè)
丹麥的風力發(fā)電已經占到了全國入網電量的20%，最高峰時達到60%。
丹麥現有5000多臺風力發(fā)電機運轉著，這些風機有的矗立在近海大型風力發(fā)電場，有的則分布在鄉(xiāng)間。
風機總裝機容量3100兆瓦，如果風速達到10米每秒，這些風機發(fā)的電可滿足丹麥所有家庭的高峰時段用電量，即晚上5-7點之間，大人們在準備晚餐，孩子們在看電視。
不停頓于20%，丹麥計劃在2013年，將風電總裝機量提高40%， 2025年，丹麥的電力供給有一半來自于風能。
“和中國同行一樣，丹麥也為風電并網苦惱，為解決風電并網這一難題，丹麥已經研究了20多年”，丹麥國有控股的能源集團DONG公司副總裁Kund Pedersen介紹。
“解決風電并網的秘密其實不止一個”，丹麥國家電網公司的戰(zhàn)略規(guī)劃總監(jiān)多蘿西·溫瑟解釋說。
溫瑟說，要使風電入網并保證良好的電網運行，需要的條件非常多。包括，電網建設規(guī)劃、準確的風力預測，在無風的時候要用充足的電力后備資源、良性的電力市場、買賣雙方供需平衡，而且電力消費者還必須看好風電。
丹麥的堅強智能電網
關于風力如何并網的故事都應該從堅強的智能電網開始。而丹麥的堅強智能電網要從丹麥的電力網絡運營商丹麥國家電網公司開始。
1998年，丹麥政府把電力系統(tǒng)和發(fā)展可再生能源業(yè)務委托給電力網絡運營商——西部的ELTRA公司和東部的ELKRAFT公司。2004年，這兩個公司合并，成為今天的丹麥國家電網公司。
20世紀90年代，大規(guī)模的風電首次并網發(fā)電，同樣給丹麥的電力輸送系統(tǒng)帶來很大壓力。歐盟適時做出了最終實現歐盟內部電力市場自由交易的指令，要求解除國家間對發(fā)電和輸電的壁壘。 信息整理：
丹麥國家電網公司電力市場部副總監(jiān)萊娜·索那說，“為了確保風能得到有效利用，必須有能力把電輸送到歐洲各個急需用電的地方。這也是為什么丹麥國家電網公司每年耗費數億克朗，用于擴展和加強丹麥電網的建設以及與其他國家電網之間的聯系(1丹麥克朗約合人民幣1.14元)”。
萊娜·索那在丹麥國家電網公司負責可再生能源并網發(fā)電，“若想完成這樣的任務，必須要用強有力的規(guī)劃，例如評估風場的位置以及估算新電網的鋪設”。
除此之外，無風時的后備電源也非常重要，燃煤發(fā)電是一種選擇，而挪威的水電也是很好的選擇。
在天氣多變的時候，丹麥全國的風機發(fā)電功率可能在幾小時內就從0升到3100兆瓦，也可能從3100兆瓦下降到0。
丹麥國家電網公司電力系統(tǒng)發(fā)展部副總監(jiān)彼得·約根森解釋說：“丹麥的地理位置非常優(yōu)越，北有水力發(fā)電站，南有火電發(fā)電廠。因此，當風力不夠的時候，我們可以從挪威引進環(huán)保的水電。而在夏天，當熱電煉廠發(fā)電廠不需要像冬天那樣供應那么多電力和熱力時，丹麥也經常從挪威引進水電”。
這種電力的互送非常頻繁，一年中，丹麥要進出口的電相當于該國總用電量的30%。
這種互送同樣依賴堅固的丹麥電網和跨國電網。
丹麥電網把北歐國家和歐洲大陸連接起來，強大的歐洲電網系統(tǒng)是可再生能源大規(guī)模并網發(fā)電和優(yōu)化現有電網的前提。早在1965年，丹麥日德蘭島已經和瑞典電纜聯系起來，而在70年代，丹麥和挪威的電纜實現連接。
一天24種電價制度
堅固智能電網之外，丹麥大規(guī)模并網發(fā)電還倚重于風電主導電力價格以及靈活的電價制度。
“丹麥電網采取綠色電力優(yōu)先并網的原則。風電的價格被設置為市場上最低價格。風電供電量隨天氣變化而波動，于是其他種類能源發(fā)電的價格必須隨之波動”，DONG公司副總裁Kund Pedersen說。 信息整理：
這種電力政策的直接好處是——北歐電力交易中心市場部總監(jiān)安德斯·普雷德普·霍姆勒說，“這種市場模式迫使其他電力供應商只有真正有利可圖的時候才會發(fā)電，保證丹麥的用戶使用到最環(huán)保的電。”該交易中心負責北歐國家間的電力交易。
在丹麥，電價對于并網的風電量非常敏感，任何并網電量的變化，都會導致電價的上漲或者下跌。
丹麥國家電網公司總調度員拉爾斯·佛格特·安德森說，丹麥電力供應法規(guī)定，可再生能源發(fā)電必須優(yōu)先并入電網，由于風力發(fā)電的邊際成本非常低，風電的價格基本上就是市場最低價。
每天，北歐電力交易中心都要根據未來24小時的電力供需預測情況，逐小時給出電力報價。當風力發(fā)電量超過丹麥用電需求時，市場電價會下降，而當發(fā)電量超過整體用電量時，最終結算價格可能跌到零。不過這種零價格的電力只會出現在風場運營商向電網運輸時，用戶還必須繳納各種和環(huán)境相關的稅費，大約相當于總電價的四分之三。
每年1次或2次，丹麥風電發(fā)電量會超過其用戶所需，這時候丹麥電網公司必須快速找出歐洲什么地方電價最貴，并且將電送往此處。
此外，北歐電力市場還推行負電價制度，意味著，當電力市場飽和時，供電商如果要發(fā)電，還必須付費。這一制度旨在敦促發(fā)電廠及時停止發(fā)電，減輕維持電力供需平衡的工作。
“原則上，北歐電力系統(tǒng)可以通過交易達到平衡。這就是市場機制：我們低價買進額外發(fā)的電，而高價賣到需要電力的地方。”
一旦西風強勁，電價在北歐電力交易中心的價格就直線下降——這時，丹麥5200臺風力發(fā)電機都開足馬力全速運轉，風電并網功率達到最高3100兆瓦，且大家都下班了。
可測的用電量和發(fā)電量
丹麥的用電政策還需要一個技術確保——可以預測的用電量和風力發(fā)電量。
實際情況是，丹麥國家電網公司的確能預測丹麥人的平均用電量。而丹麥人總的用電量統(tǒng)計已經精確到日和小時，這給控制中心的工作人員幫了大忙。
至于風速的預測，中國有句古話“天有不測風云”——丹麥國家電網控制中心的主要任務是監(jiān)測風速是否和預測完全吻合，但這仍然是理想狀態(tài)。
因而當風速在每秒5米至每秒15米之間時，風速每秒變化1米，丹麥電網中風電功率變化會達到350兆瓦。控制中心的工作人員必須時刻關注風機的發(fā)電量。一旦發(fā)電量超過預測，必須馬上調整。
電網公司先進的系統(tǒng)可以幫助控制中心工作人員日常工作，通過和風力發(fā)電廠并網，隨時讀取數據，風力的數據可以實時更新，從而把發(fā)電量的波動控制在可應對范圍內。
技術上，解決風電波動問題，控制中心的工作人員主要采用上行和下行調解兩個辦法，類似于開車的踩油門和剎車兩個動作，一些電廠用作油門，一些電廠作為剎車。通常情況下，一天內風電波動可以達到50次，這給調度員提出了挑戰(zhàn)。
當所有參與北歐電力市場的發(fā)電廠都在正常運轉時，34塊屏幕上的數據告訴調度員，他們可以在丹麥、德國、挪威和瑞典的哪些地方“剎車”和“踩油門”——向電廠說明，一定時間內允許的增發(fā)電量以及相應價格。一旦發(fā)電量超過預期，調度員必須馬上通知電廠停止超發(fā)。
丹麥國家電網公司打算進一步擴展國家間的電網互聯，并不局限在本國電網建設。
一些歐洲國家也受困于電力輸送問題，這使得歐洲風電并網研究項目有了13個歐洲成員，該系統(tǒng)分析師安特耶·奧斯說，“如果丹麥要實現50%的入網電量來自可再生能源，所有系統(tǒng)都必須協(xié)作起來”。
而如果歐盟要實現2020年可再生能源占消耗20%的目標，所有國家就必須接受電網聯網合作的條件。
在可再生能源方面，丹麥還有更大雄心，“我們必須讓風電發(fā)揮更大的作用，比如用于運輸、電動汽車、建筑供暖等。我們要整合電力系統(tǒng)，更多開發(fā)風電的用處”，DONG公司副總裁Kund Pedersen說。
一個理想的情景是，風力強勁時，丹麥輸送風電給光電發(fā)達的西班牙，而西班牙則將烈日的光能送給無風時的丹麥。
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