我国出现弃风限电现象的原因及缓解措施
邱松 梁干桥
一、 弃风限电现象的严重性
结合2015年我国弃风限电分布图（图略）和2018年我国弃风限电预测图（图1），不难发现我国弃风限电率比较高，西北部分省区弃电率超过了30%。2014年到2016年弃风率提高尤其快，虽然2017年后弃风限电率有所下降，但是2018年仍然保持在10%左右，风电浪费现象较严重。
二、出现弃风限电现象的原因
（1）从能源的供需看。我国80%以上的风能资源分布在“三北”地区，而该地区资源能源集中，不仅风能、太阳能等新能源丰富，煤炭、石油、天然气等化石能源也非常集中。但当地经济发展相对滞后、电力需求不足，电力市场狭小，75%以上的新能源需求集中在东部、中部地区，远离负荷中心，能源供需的逆向分布成为弃风限电的主要原因。
（2）从风电装机与电网规划看。如果说能源供需的不平衡是我国弃风限电的客观原因，那么大规模高速度发展的风电装机与电力送出、消纳能力的矛盾则是弃风限电的主要诱因。受西部大开发政策和一带一路倡议的积极影响，西部风能开发的力度加大，风电装机容量提升迅速，仅2010年到2016年，风电装机容量就从40GW上升到160GW，翻了4倍（图2）。但是电网规划严重滞后，电力总装机量远超当地最大用电负荷，仅以2015年甘肃省为例（图3），电力总装机4531万千瓦，当地最大用电负荷仅1300万千瓦，只和当地的风电装机接近，电力外输需求巨大。但是由于风电场审批流程短，建设工期短，一般只需几个月，而跨区输电通道审批流程长，建设工期长，跨区输电通道严重滞后，输电通道滞后和输电能力不足，已成为制约清洁能源消纳的刚性约束。继2015年严重的弃风限电后，2016年弃风限电率更是继续攀升。如甘肃弃风率43%、弃风电量104亿千瓦时，新疆弃风率38%、弃风电量137亿千瓦时，吉林弃风率30%、弃风电量29亿千瓦时，内蒙古弃风率21%、弃风电量124亿千瓦时，弃风限电较为严重的省区多在西北地区，距离东中部的能源市场地都较远，电网规划不配套成为风电消纳的主要瓶颈。
（3）从能源发展规划和市场机制看。我国能源发展缺乏统一规划，火电、水电、风电、核电、光伏等发展速度、规模、比例不明确，各电源规划的制定带有明显的局限性，不同电源之间的矛盾也就不可避免。同时我国电力行业的政策和市场机制还不健全，市场化程度偏低。目前，我国发电用电还在沿用计划经济模式，电力行业的规划制定、运行规则、电价核定仍然由政府主导，地方政府官员出于经济原因或就业因素，照顾煤炭等骨干企业，不惜降低就业率较低的风电的生产配额，也在一定程度上制约着风电的发展。
（4）从新能源的发展阶段看。新能源发展通常会经历三个阶段（图4），我国目前仍处于第二阶段，对政策补贴还高度依赖。虽然发电成本开始下降，但市场竞争能力不强，可持续发展的内生动力不足。
（5）从风电的特点看。由于风能受气象等自然条件影响较大，风电具有随机性、间歇性和波动性等特点，预测难、控制难、调度难等制约着风电的并网率;风电场运行水平与涉网安全标准低，机组缺乏低电压穿越能力，增加了电网调度运行的难度和电网安全，也一定程度上制约了风电的消纳。同时，由于我国风能资源集中的“三北”地区，是煤炭、石油、天然气富集地区，当地70%以上电源是火电机组（图5），风电、水电等可再生能源的灵活调节电源占比相对较低。特别是冬春季大风期与供热期重叠，热电联产火电发电负荷受制于供热需求，难以降低，占用了发电容量空间，部分省区冬季供热机组最小技术出力甚至高于最低负荷，低谷时段基本没有接纳风能等新能源的能力。
三、弃风限电的影响
（1）影响我国的能源安全。我国是能源消费大国，自1993年以来我国已成为能源净进口国，2017年我国能源消费总量44.9亿吨标准煤，而能源生产总量仅35.9亿吨标准煤，净差9亿吨标准煤。我国煤炭、石油、天然气都需大量进口，能源安全形势非常严峻。风能是可再生能源，并且是国际上公认的技术最成熟、开发成本最低、最具发展前景的能源，弃风限电同缓解我国能源紧张、保障我国能源安全战略，无疑是背道而驰的。
（2）影响我国能源消费结构和环境质量。环境污染和气候变暖问题越来越受到国际国内的关注，化石能源带来的大气污染、水污染、固体废弃物污染，更催生人们产生推进能源革命、大力发展新能源和可再生能源的意愿。风能作为清洁能源，推广和使用风电对优化我国能源消费结构、促进能源结构多元化以及保护生态、治理污染、落实建设生态文明和美丽中国都具有重大的现实意义和深远的战略意义，弃风限电的负面影响不可小觑。
（3）影响西部大开发和一带一路建设。弃风限电严重地区主要集中在我国西部地区，而西部地区正是我国西部大开发和少数民族脱贫攻坚地区，西部风电场的建设，不仅能带动当地资源的开发、经济的发展，成为当地新的经济增长点，还能带动当地就业和基础设施建设，利于缩小同东部发达地区的差异，实现共同富裕。同时还有利于促进民族团结、社会稳定和边疆安全，助推一带一路建设。弃风限电不仅造成投资的巨大损失，更影响国家战略的有效推进。
四、缓解弃风限电的措施
（1）政策上科学规划，有序开发。加强风电发展规划管理，才能科学有序地进行风能资源的开发利用。一方面，应宣传风能等清洁可再生能源开发的价值与意义，将风电发展纳入电力发展总体规划，统筹规划“水火核风光”等能源，尽快形成煤、油、气、核、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。另一方面，应完善新能源政策和标准体系，落实风能等可再生能源配额制度，建立绿色电力证书交易相结合的市场化补贴政策，制定各行政区域年度风电占比指标，明确消纳责任，严格按照“以热定电”原则确定火电机组最小开机方式，扩大风电源消纳空间，促进新能源产业健康发展。
（2）技术上打破瓶颈，扩大消纳。推进技术革新，进一步降低风电成本，提升风电参与市场竞争的能力;深化风电并网、输送等关键技术研发，全面部署风功率预测系统，拓展升级数值天气预报系统功能，缓解风电预测难、控制难问题;加大调峰电源的建设规模，降低电网调度运行难度;加快建设风电并网工程和跨区跨省输电通道，提高特高压直流输送能力，打破弃风限电瓶颈;在能源消费密集的中东部和南方地区，开发分散式风能资源，风电直接就近接入当地电网，提高风电消纳效率。
（3）构建风电消纳的市场机制。① 统一电力市场，疏通风电消纳通道。加快构建全国统一电力市场，完善中长期和现货市场交易体系，搭建清洁能源参与的跨省跨区资源优化配置平台，通过市场机制打破省间壁垒，疏通风电消纳通道。② 推进风火替代交易，扩展风电消纳空间。在火电突出的地区，建立风火替代交易机制，由火电企业为风电企业提供发电空间，风电企业减少因电网调度限制而造成的电量损失，火电企业则获得双方协议约定的经济补偿，这既能推进风电消纳问题，还能节约大量煤炭资源，缓解环境污染问题，有利于优化能源消费结构。③研究风电供热、制氢新模式，拓展风电消纳渠道。我国弃风限电严重地区多集中在“三北”地区，而“三北”地区多属于冬季供暖区域，冬季夜间是取暖供热的高峰时段，也多是风能资源最大时期。如果规则和机制设计合理，因地、因时制宜，适时推广风电供暖、风电制氢技术，不仅利于风电的消纳，也可以节约矿物能源。④ 建设智能电网，提高风电消纳效率。随着“互联网+”时代的到来，通过建设智能电网，将互联网、大数据的思维应用于风电设备制造和风电场的运营和维护，随时动态优化能源的需求和供应，并实时进行电力交易，实现“横向多源互补，纵向源—网—荷—储协调优化”，实现最大限度消纳风电。
弃风限电问题是能源问题，也关乎经济问题、社会問题和生态环境问题，对其进行思考是地理教师的专业使然和责任。
