2000年時的燃料價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)在的價格，當(dāng)時歐盟委員會發(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，可再生能源的開發(fā)利用將完全取決于實際的政治和經(jīng)濟(jì)支持。[...]從中期來看，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源。我們不能忽視這種能源。”
綠皮書還提到：
“實際上，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?！?br>
在2003年，歐盟委員會估計風(fēng)能將是實現(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。本報告具體分析了需要解決的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管問題，以提高風(fēng)電發(fā)電量，確保歐洲未來的能源更安全。
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印象：風(fēng)電是“電網(wǎng)難題”，是歐洲電力系統(tǒng)有史以來不得不面對的最大技術(shù)挑戰(zhàn)。風(fēng)電不可靠，風(fēng)電不能對歐洲的發(fā)電做出重大貢獻(xiàn)，風(fēng)電對電網(wǎng)的安全運(yùn)營構(gòu)成威脅，風(fēng)停了之后會發(fā)生什么情況?
關(guān)于“間歇性”的誤讀
有時風(fēng)電被錯誤地當(dāng)作間歇性能源。這會引起人們的誤解，因為從電力系統(tǒng)這一層面上來看，風(fēng)電的啟動和停機(jī)并沒有固定的時間間隔，而這種不固定的時間間隔即是所謂的“間歇性”。風(fēng)電是一項可變出力的技術(shù)。有時人們會錯誤地認(rèn)為風(fēng)能在本質(zhì)上是不可靠的，這是因為風(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，受大量計劃和非計劃因素的影響。例如，天氣的變化，突然發(fā)生的雷暴天氣會造成數(shù)百萬人開始或停止取暖、照明。歐洲數(shù)百萬人開關(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)生沒有規(guī)律的故障或受到極端天氣的影響，例如對水電和核電影響尤為重大的干旱天氣。電線被倒落的樹木砸中或結(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)營商需要在供電和用電的計劃內(nèi)和計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、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)測的。這并不是說這種變化對系統(tǒng)運(yùn)營沒有影響。影響確實有，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)電不能割裂開來分析
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)的一個方面來看待。
電網(wǎng)運(yùn)營商沒有必要隨時在單獨(dú)的一個用戶改變用電量時采取措施，例如一家工廠在早晨開工時。同樣，他們也不必采取措施應(yīng)對某一臺風(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)電場的凈出力才會有影響。此外，必須相對于整體用電需求的變化和其他所有電源的不穩(wěn)定性和間歇性來考慮風(fēng)電。
只有把風(fēng)能資源的不穩(wěn)定性放到整個電力系統(tǒng)的背景下才有意義，而不能只是針對某一個風(fēng)電場或某一臺風(fēng)電機(jī)組。風(fēng)不會連續(xù)不斷地吹，但是一個地方的風(fēng)停了，對整體不會有什么影響—其他地方的風(fēng)還在吹。因此，盡管某一個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。
對于整體的電力供應(yīng)而言，某臺風(fēng)電機(jī)組或某個風(fēng)電場的風(fēng)停了不會產(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。實際上，大型電廠無論是事故、自然還是計劃停機(jī)造成的解列都是在瞬間發(fā)生，造成功率損失和即時的供電需求。對于火電廠而言，由于非計劃停運(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，會在瞬間發(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)對大型電廠的這些瞬間出力變化和用電需求的變化?？梢圆捎矛F(xiàn)成的做法解決風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，而某些國家也正是這樣做的。
相比之下，風(fēng)能則不會突然脫離系統(tǒng)。風(fēng)能的變化比較平穩(wěn)，這是因為有成百上千的風(fēng)電機(jī)組而非少數(shù)的幾個大型發(fā)電廠，使得后者電力系統(tǒng)運(yùn)營商更容易預(yù)測和管理整個系統(tǒng)中的供電變化。系統(tǒng)不會注意到一臺2 mw的風(fēng)電機(jī)組停機(jī)了。但系統(tǒng)不得不立即對一座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。
這樣說會更為準(zhǔn)確：提高風(fēng)電的比例面臨著障礙;這不是因為風(fēng)電的不穩(wěn)定性，而是因為既不自由也不公平的電力市場存在的一系列障礙，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%，而不會造成任何嚴(yán)重的技術(shù)或?qū)嶋H問題。
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，不會對電網(wǎng)的運(yùn)行造成重大影響。風(fēng)電供應(yīng)的電力不到整個歐盟電力需求的3%，但存在較大的區(qū)域和國家差異。
根據(jù)具體系統(tǒng)的性質(zhì)，已制定適用于處理供需變動的控制方法和備用方案，完全足以處理其他變動供電，例如占總需求高達(dá)20%的風(fēng)電完全可以采用的應(yīng)對用電和供電變化的控制方法和備用方案來消納，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，一個正常風(fēng)年內(nèi)風(fēng)電可以滿足電力需求的25%，某些時候風(fēng)電甚至能夠滿足100%的瞬時需求。
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)營商也不愿意改變長期以來制定的風(fēng)電接納程序。在丹麥，最開始的時候電網(wǎng)運(yùn)營商對電網(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)營商(tso)eltra年度報告中的內(nèi)容能夠很好地說明許多電網(wǎng)運(yùn)營商對風(fēng)電的態(tài)度。
“從 1999年底開始的僅僅三年內(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)問題，而是監(jiān)管問題。已經(jīng)開發(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、丹麥和德國等國家的風(fēng)電經(jīng)驗表明，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題是一個經(jīng)濟(jì)和監(jiān)管問題，而不是技術(shù)問題。
風(fēng)電發(fā)展剛起步的歐洲地區(qū)可以從丹麥、德國和西班牙等國汲取很多經(jīng)驗和教訓(xùn)。但最重要的是，這些新興市場中的利益相關(guān)者、政策制定者和監(jiān)管者要能夠意識到這三個國家的輸電運(yùn)營商所面臨的問題在有更多風(fēng)電并入國家電網(wǎng)之前并不是問題。
公眾對風(fēng)電并網(wǎng)的爭議中存在的最大錯誤之一就是隔離開來看待風(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)來看，這是一個缺點(diǎn)，因為電力需求整天都有明顯而持續(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)才對電網(wǎng)運(yùn)營商有意義。
歐洲范圍
當(dāng)前有一系列問題亟待解決：效率低下、情況扭曲和歷史造成的體制問題，以及與大歐洲區(qū)電力市場和電力基礎(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)主要存在以下問題：需要改變電力系統(tǒng)的運(yùn)營方式、滿足保障供電的穩(wěn)定性與可靠性對風(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，實現(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。下文所述為這些問題的結(jié)論。
在20世紀(jì)80年代之前，擁有專營權(quán)的垂直一體化國家壟斷企業(yè)經(jīng)營發(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，歐盟委員會對這種壟斷企業(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)險和影響;
˙ 存在競爭的能源系統(tǒng)：確保為能源生產(chǎn)商及用戶提供低價能源。
此外，歐洲的能源供應(yīng)對進(jìn)口不斷增長的依賴性以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)崩潰的風(fēng)險引起了越來越廣泛的關(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，歐盟委員會通過《內(nèi)部電力和天然氣市場基準(zhǔn)報告》來監(jiān)督市場開放程度的發(fā)展情況。歐盟委員會在其于2005年1月發(fā)布的第四份基準(zhǔn)報告中警告各國政府，必須加大力度開放電力和天然氣市場。
歐盟委員會指出了無法建立競爭性市場的四個主要原因：
˙ 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)營商帶有偏見;及
˙ 電力躉售市場的流動性低。
歐盟委員會認(rèn)為，在歐洲電力市場中開展有效競爭所面臨的主要障礙是電網(wǎng)及電力行業(yè)的結(jié)構(gòu)。歐盟委員會將市場集中度和壟斷地位的一體化電力企業(yè)視為“建立激烈競爭的市場的最主要障礙”。
此外，歐盟委員會還指出，“內(nèi)部能源市場的發(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措施。”
上文所述的四個障礙不僅是在歐洲電力市場中建立有效競爭所面臨的障礙，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)展壯大是有效競爭的前提條件?？缇齿旊娺€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。
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