我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)力資源豐富，同時(shí)風(fēng)電也是目前技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；_(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源類型。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，一些問(wèn)題也開(kāi)始顯現(xiàn)，尤其是北方地區(qū)風(fēng)電限電，成為影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為解決風(fēng)電限電問(wèn)題，應(yīng)大力發(fā)展壓縮空氣儲(chǔ)能、棄風(fēng)供熱等技術(shù)以突破我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)電可持續(xù)發(fā)展瓶頸問(wèn)題。
風(fēng)電瓶頸
2011年我國(guó)繼續(xù)保持全球風(fēng)電裝機(jī)容量第一的地位。至2011年年底，中國(guó)內(nèi)地有30個(gè)省、市、自治區(qū)全部建有風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)超過(guò)100萬(wàn)千瓦的省份超過(guò)10個(gè)，其中超過(guò)200萬(wàn)千瓦的省份9個(gè)。北方地區(qū)由于具有資源豐富、施工條件較好、可規(guī)模化開(kāi)發(fā)等優(yōu)勢(shì)，一直是風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域，為我國(guó)新能源利用的主力戰(zhàn)場(chǎng)。但是隨著近年來(lái)北方地區(qū)大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)風(fēng)電，就地消納能力差，加之電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后，進(jìn)入冬季頻繁發(fā)生棄風(fēng)現(xiàn)象，使得北方地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益打了折扣，同時(shí)帶來(lái)可再生資源的巨大浪費(fèi)。
北方地區(qū)棄風(fēng)限電的原因主要有以下三個(gè)方面：一是電網(wǎng)接入能力未能滿足電源要求。由于我國(guó)部分地區(qū)電網(wǎng)輸電能力受限，電源建設(shè)超前于電網(wǎng)建設(shè)，使風(fēng)電機(jī)組無(wú)法接入或接入受限。二是北方地區(qū)供暖季供熱機(jī)組負(fù)荷壓縮風(fēng)電負(fù)荷。我國(guó)北方地區(qū)供暖期內(nèi)供熱機(jī)組采用“以熱定電”的調(diào)度模式，為滿足正常供熱負(fù)荷，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組一般要求增加電負(fù)荷。當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷沒(méi)有有效增長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)限制風(fēng)電負(fù)荷，造成棄風(fēng)限電。三是就地消納能力有限。部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)電源消納范圍內(nèi)負(fù)荷有限，遠(yuǎn)距離輸送不配套時(shí)，風(fēng)電負(fù)荷受限。
儲(chǔ)能技術(shù)
儲(chǔ)能方法可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲(chǔ)能四大類型，其中物理儲(chǔ)能技術(shù)（包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能）采用水、空氣等作為儲(chǔ)能介質(zhì)，并且儲(chǔ)能介質(zhì)在存儲(chǔ)釋放過(guò)程中不發(fā)生物性變化。目前，抽水蓄能電站是目前廣泛使用的物理儲(chǔ)能技術(shù)，但北方地區(qū)受水資源分布、選址條件、大規(guī)模移民、建設(shè)周期長(zhǎng)等條件的制約，可開(kāi)發(fā)建設(shè)的地區(qū)和規(guī)模有限，無(wú)法滿足電網(wǎng)因風(fēng)電快速發(fā)展而快速增長(zhǎng)的調(diào)峰需求。物理儲(chǔ)能中，壓縮空氣儲(chǔ)能適用的功率等級(jí)和技術(shù)成熟度高，是一種適合大規(guī)模、超大規(guī)模電力系統(tǒng)的電力儲(chǔ)能技術(shù)，目前已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用?；瘜W(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸電池、鋰電池等利用化學(xué)元素作為儲(chǔ)能介質(zhì)，因儲(chǔ)存釋放過(guò)程中存在儲(chǔ)能介質(zhì)的二次污染，目前尚未達(dá)規(guī)?；⑸虡I(yè)化程度。
因此，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)恰恰克服了抽水蓄能在應(yīng)用中的受限約束，其選址條件和建設(shè)環(huán)境要求相對(duì)簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短、系統(tǒng)靈活度高、調(diào)峰能力強(qiáng)，特別適用于我國(guó)北方風(fēng)能資源富集而水資源匱乏的地區(qū)。該技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決風(fēng)電限電這一限制我國(guó)北方地區(qū)風(fēng)電發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，是一種極具開(kāi)發(fā)潛力的儲(chǔ)能技術(shù)。目前，美國(guó)、德國(guó)的壓縮空氣儲(chǔ)能電站已經(jīng)成功運(yùn)營(yíng)二、三十年，正在朝著大型化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)證已經(jīng)成熟穩(wěn)定。
另一種可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的儲(chǔ)能系統(tǒng)為電能蓄熱系統(tǒng)，即將電網(wǎng)低谷間不能上網(wǎng)的電量作為能源來(lái)加熱蓄熱介質(zhì)，并將其儲(chǔ)藏在蓄熱裝置中。或利用高溫水蓄熱，將水加熱到一定的溫度，使熱能以顯熱的形式儲(chǔ)存在水中，當(dāng)需要用熱時(shí)，將其釋放出來(lái)提供采暖用熱需要。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷差；充分利用廉價(jià)的低谷電，降低運(yùn)行費(fèi)用；系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度高，無(wú)噪聲，無(wú)污染，無(wú)明火。
儲(chǔ)能技術(shù)可以削峰填谷、節(jié)約能源；儲(chǔ)能對(duì)于提高電網(wǎng)應(yīng)對(duì)事故的處理能力、提高電網(wǎng)效率、提高電能質(zhì)量以及保證電網(wǎng)安全有重要意義。
發(fā)展建議
為了解決當(dāng)前風(fēng)電大規(guī)模開(kāi)發(fā)的技術(shù)瓶頸，降低風(fēng)電間歇性及波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，減少棄風(fēng)限電對(duì)電力企業(yè)的影響，在風(fēng)電集中開(kāi)發(fā)的我國(guó)北方地區(qū)建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)能電站，利用儲(chǔ)能電站的雙調(diào)節(jié)功能，低谷吸納電網(wǎng)多余電力儲(chǔ)能，減少風(fēng)電棄風(fēng)；在用電高峰期為電網(wǎng)提供快速優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰電源，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力，進(jìn)而提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和風(fēng)電機(jī)組利用率，減少風(fēng)電棄風(fēng)和提高清潔能源發(fā)電比例。
同時(shí)，利用北方地區(qū)冬季風(fēng)電棄風(fēng)停機(jī)發(fā)電供熱，替代當(dāng)?shù)厝济哄仩t，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，充分利用夜間低谷電制熱蓄熱，具有典型的蓄能作用，對(duì)于減少各種排放、降低一次能耗和緩解當(dāng)?shù)匾淮文茉淳o張等方面具有非常積極的作用。
在實(shí)際應(yīng)用中，規(guī)?；脙?chǔ)能技術(shù)尚存在如下兩方面的制約因素：成本性制約，企業(yè)選擇技術(shù)方案必須考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而目前能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的如壓縮空氣儲(chǔ)能對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的選擇要求仍比較嚴(yán)格。因此關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備制造工藝和能量轉(zhuǎn)化效率等因素直接影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。政策性制約，國(guó)內(nèi)2010年通過(guò)的《可再生能源法修正案》中第一次提到利用儲(chǔ)能技術(shù)，而后國(guó)家各相關(guān)部委與省級(jí)政府出臺(tái)了部分法規(guī)、規(guī)劃等，但是目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有完善的鼓勵(lì)儲(chǔ)能規(guī)?；茝V的政策法規(guī)出臺(tái)，如儲(chǔ)能補(bǔ)貼、電價(jià)等。從國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌跡分析，政策對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。
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