西班牙风力发电因何成全球翘楚呢

西班牙风力发电因何成全球翘楚

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西班牙是世界上风电发展最快的国家之一，既是风电市场大国，又是风电装备制造大国。

西班牙风电自1997年开始快速发展，近10年的年均增长率超过了60%，2006年风电新增装机159万千瓦，累计装机达到1161.5万千瓦，位居世界第二，占世界风电总装机容量的15.5%，占西班牙电力总装机的15%，提供8.7%的电量，风电在西班牙的电力供应中已经开始发挥一定的作用。

在风电市场快速发展的同时，西班牙通过引进和吸收丹麦的技术，逐步建立风电机组制造产业，其三家大的风电机组制造企业2006年的市场销售量占世界总量的20%左右，成为全球第二大风机制造国。

西班牙风电的快速发展，与其制定和实施了系统、有效的政策是分不开的。本文主要对西班牙促进电接纳风电的技术手段和经济政策进行了初步研究和分析，说明在其现有的电条件下，利用风电短期预测、改善风机性能和提高电调度能力等技术，就可以使电接纳15%以上容量的风电，减轻电接纳风电容量的技术制约，并通过溢价机制政策，既促使风电参与市场竞争，又克服电接纳风电的经济障碍。

风电溢价机制

采用风电溢价机制，既为风电提供最基本的电价保障，又鼓励其参与电力市场竞争。

西班牙在1997年颁布和实施了《54号电力法》，标志着其市场化电力体制的建立。其基本宗旨是建立一个自由竞争的电力市场，并通过电力体制改革使发电企业和供电企业私有化，建立了国家电力库系统，所有发电企业向电力库系统售电，所有供电企业向电力库系统购电，售电和购电价格根据电力供需情况竞争确定。成立国家电力监管委员会来负责电力市场的监管。

对于包括风电在内的可再生能源发电价格，西班牙在1998年做出了一些具体的规定，并根据政策实施的效果，在2004年对政策进行了调整。政策制定的主要思路是：在保证基本收益的前提下，鼓励风电场积极参与电力市场竞争，规定风电电价实行“双轨制”，即固定电价和溢价机制相结合的方式，发电企业可以在两种方式中任选一种作为确定电价的方式，但只能在上一年年底选择一次，持续一年。两种方式是：（1）固定电价方式：风电电价水平固定，为电力平均参考销售电价的90%，电企业必须按照这样的价格水平收购风电，超过电平均上价格部分由国家补贴。（2）溢价方式：风电企业需要按照电力市场竞争规则与其他电力一样竞价上，但政府额外为上风电提供溢价，即政府补贴电价，因此电价水平为“溢价（政府补贴电价）+电力市场竞价”，风电溢价为平均参考销售电价的50%。平均参考销售电价每年由西班牙政府根据电力市场对电力用户的销售电价情况确定，在前一年年底公布，并维持一年不变（即使第二年的电力市场销售电价有所变化）。根据2005年的情况，政府规定2006年实行的平均参考销售电价的水平为7.6588欧分/千瓦时。但2005之后，由于全球能源价格的上涨，西班牙的电力销售电价（电力销价是由配电企业根据电力市场供需情况通过竞争进行随时调整）以及电力上价格也在持续上涨，因此90%以上的风电企业选择了第二种方式，这也就意味着风电一般能够得到欧分/千瓦时的电价，一方面参与电力市场的价格竞争，另一方面也获得了政府的奖励补贴电价，以获得更高的利益。

同时，对于电企业来说，由于其支付给风电和其真实的厂家才会很便宜他电力的上电价相同，初步消除了电对接纳风电上在直接经济利益方面的障碍。

放宽接纳风电的入条件

风资源存在一定的间歇性，从地域分布看，风电资源丰富区与电力主要负荷区不一定匹配。从时间分布看，风电年、日发电量、发电曲线和用电负荷不匹配，风资源的瞬时变化，会引起风电场发电量的变化，从而对电的电力平衡、安全性、平稳运行产生一些影响。因此，电从技术的角度，不欢迎预测精度低的风电电力和电量。

从技术和电安全角度，西班牙并没有无条件地要求电企业全部接受风电电量，而是采用放松接纳风电入条件的办法，即对风电上相对于常规能源电力采用更为宽松的条件。具体做法是：国家电力库系统在向各发电企业收购发电量时，要求各电企业必须提前一天报出各个时段（每天6个大时段以及24个小时段）的上电价以及预测的上电量，电力库再根据第二天各时段的用电需求预测情况，决定购买哪些发电企业的电力，对于常规能源发电企业，如果实际的上电量与预测的发电量相差超过5%，则发电企业需要向电力库支付超过上电价数额的罚款，相差比例越高，罚款的倍数越大。但对于风电，考虑其发电量预测的难度，规定只有当相差比例超过20%时，才需要支付罚款，并且罚款的额度与常规电力企业超过5%需支付的罚款额度相当，当然，如果风电预测和实际所发电力相差比例越高，则罚款倍数也加大。

自2004年以来，风电入政策在西班牙得到了有效的实施。由于没有要求电无条件地接收风电，风电和其他电力一其中样直接参与竞价上，政策受到了电企业的欢迎。2006年，绝大多数风电场所发电量销售给了电企业，只有不到5%的风电由于超过预测量20%、不愿被罚款而采取了弃风措施。

多项技术措施提高电接纳风电的能力

据欧洲风能协会研究报告的观点，在现有的电技术水平和条件下，电接纳更多的风电是经济性和政策问题，而不是技术水平和实际运行的问题。德国、美国和西班牙等国对风电并以及电如何适应风电问题进行了深入的研究，初步结论证明，风电容量在整个电的比例可以超过20%。但是，对这一研究结论是否适合我国的情况，存在比较多的争议。目前，世界上风电装机和风电发电量占总电力装机和发电量比例最高的国家是丹麦和德国，丹麦占25%和16%，德国占17%和7%，丹麦风电的瞬时发电量最高达到其总用电量的120%，但是，目前存在的一种观点是，丹麦和德国风电占电的高比率是有整个欧洲比较完善的强联电的支撑，因此，是否能够达到20%的风电容量比例还需要实践检验。

但是，西班牙风电的接实践已经为这一争议问题给出了一个初步答案。从地域上讲，西班牙位于欧洲西南端的角落，目前仅有一条400千伏的线路与葡萄牙以及法国南部相联，进而与欧洲电相联，因此，西班牙电与欧洲电的联接是比较弱的，此外还有一条海底电缆与摩洛哥相联，目前这两条线路总的交换电力容量仅为230万千瓦，占其全部电力装机容量的2.8%，使西班牙的电类似于一个“电孤岛”，与丹麦和德国有欧洲大电的支撑是无法比拟的。但是，西班牙却通过各种技术措施，使风电在其电力总装机中的比例达到了15%，风电电量达到总电量的8.7%。

西班牙风电还有一个与欧洲不同但与我国情形相似的特点，即风能资源与用电负荷地域不匹配，其风能资源主要分布在北部和南部的沿海区域，但电力负荷最大的地区是中部首都附近，其次是东部的巴塞罗那附近，电需要跨地区输送风电。

为解决风电入对电的影响以及跨地区输送电问题，西班牙主要采取了以下几项技术措施：

一是，通过硬件建设，改进电负荷平衡能力，如吸纳更多的气电和水电；通过软件建设，提高电的调度能力和水平。

二是，制订风电入标准，促进风机制造技术的进步。西班牙一方面对风电采取相对于煤、油、气、核电宽松的入条件，但另一方面又不是无限制地宽松，而是制订风电并技术标准，迫使风机制造企业提高技术水平，尤其是大大提高了风机控制系统水平。严格的并技术标准不仅使新安装风机采用新技术和新控制系统，也迫使风电场为老旧风机更换新控制系统，以满足并技术要求从而保证风电场继续获得收益。

三是，提高风电短期预测技术能力和水平。在风电入政策的压力和驱动下，西班牙的风电开发企业和研究机构纷纷加大了宏观和微观层面的风资源短期预测、风机出力短期预测的研究，目前已经能够达到提前48小时误差控制在30%以内（平均误差不超过20%）、提前24小时误差控制在15%以内（平均误差不超过10%）的水平，在该领域处于世界领先地位。

此外，西班牙还鼓励风电、水电等可再生能源发电的分布式发展。由于其风资源主要集中在北部和南部，西班牙的风电场也是以成片开发的大中规模的电场为主，但为了减少电接纳风电的压力，政策开始采取措施鼓励建设中小规模的分布式风电场。

在短短的几年内，通过以上技术措施，在现有电条件下，西班牙成功地实现了电接纳15%的风电容量入，并且通过研究，可直接将对应的静态应力结果导入nSoft预计接纳20%左右的风电容量入是不成问题的。今后几年内，在不会大幅度地提高发电成本、经济性可接受的前提下，采取相应的电改进措施，预计电可以接受30%左右容量的风电。

从哪些方面学习西班牙？

近年来，随着《可再生能源法》以及国家支持风电市场和产业发展政策的陆续出台，我国风有直接联系的国产分析仪器企业就有37家电取得了突飞猛进的发展，并风电总装机容量从2003年的52万千瓦增长到2006年的260万千瓦，年均增长率达到70%；特别是2006年新增装机容量133.2万千瓦，超过过去20年的总和；2007年底我国的风电装机达到500万千瓦。

在2007年9月国家公布的《可再生能源发展中长期规划》中，明确提出了我国风电发展的目标，到2010年和2020年风电装机分别达到500万和3000万千瓦。从目前的发展势头看，2010年的发展目标可能提前3年实现，但是，为了实现2020年3000万千瓦装机或更高的发展目标，以及考虑到风电达到上亿千瓦装机并成为主流电源之一，需要解决制约我国风电发展的三大关键问题，即风能资源详查和评估、自主创新的风电机组设计和制造技术、风电并技术和规划。其中，电对风电规模发展的制约一直是业内争论的焦点问题之一，一种观点认为我国现有的电结构只能支撑5%左右的风电容量。西班牙在风资源分布、电条件方面和我国的情况有许多相似之处，如果到2010年和2020年我国电力装机分别达到9亿和15亿千瓦，按照西班牙目前15%风电装机比例进行简单的类比分析，我国风电在2010年和2020年将分别有1.3亿和2.2亿的发展空间；在经济可承受的前提下进行电的升级和建设，则我国电未来可以吸收3亿千瓦甚至更多的风电容量。

为了实现风电的规模发展，在消除风电入障碍方面，学习西班牙的成功经验，建议支持和加强以下几方面的工作：

1.重新对我国电发展水平进行认识。2006年底，我国的发电装机容量超过了6亿千瓦，2010年可能达到9亿千瓦，其中华北、东北、华东和华中都接近或超过1亿千瓦，山东、广东电装机容量也超过了5000万千瓦，不能笼统地说我国电基础薄弱，尽管我国电建设还有一些不尽人意的地方，但是总体来看，我国已经或正在建成世界上最强大的电系统。因此，政府和电企业都应该对我国电水平给与恰如其分的定位。

2.开展电接纳风电能力的研究，为我国风电实现长期规划目标和风电发展战略布局提供支撑。要分析我国现有电吸纳风电的能力，分析各种电改进技术的可行性和经济成本，根据风电发展规划，对电规划和建设提出要求。在经济合理的原则下，对现有电规划进行修订，尤其是重点解决国家提出的内蒙古、河北、新疆、甘肃、吉林、甘肃等百万千瓦级风电上和电量输送问题。 推动实行在役再制造

3.完善风电并标准。我国在2005年公布了非强制性的风电并标准，从实施效果看，一方面该标准对风电上提出了较为苛刻的要求，不利于鼓励风电的发展，另一方面由于不是强制性标准，并没有真正在实际中得以应用。建议在参考和结加速度信噪比、带内带外加速度总均方根值比合欧洲和国际标准的基础上，对风电并标准进行修订，并尽快将其上升为国家强制标准。在标准修订过程中，既要考虑电稳定运行对风电的要求，也要考虑现有风机和风电场技术的实际情况，以鼓励风电市场发展为原则，对具体指标予以适当放宽。

4.鼓励风电大中小同步发展。根据我国风能资源和电力负荷情况，实施风电大中小同步发展的政策，尤其是提倡中小型和分布式风电场的发展，允许风电就近上和配电线路上。可以考虑允许农牧民在自己的承包土地上开发风电场。尤其是在沿海和内陆风资源不能连片大规模开发的地区，鼓励实施风电的分布式、中小型并。对此要研究分布式并技术。

5.完善风电价格体系，在适当时间和地区开展风电竞价上试点。我国目前对风电价格采取招标政策，虽然是基于市场竞争机制，但由于项目点少，竞争激烈，导致不合理电价情况的出现，也没有给风电市场明确的价格信号。并且，目前的竞争是在风电项目开发内部的竞争，没有引入与其他电力竞争的机制，与目前电力体制改革方向有一定差距。建议在考虑风电产品经济成本和特殊性的前提下，对风电实行灵活的固定电价或价格补贴制度，在适当的时间，在目前电力竞价上的地区选择合适的范围，由国家通过可再生能源附加提供固定的补贴，开展风电竞价上的试点，为今后风电大规模发展成为主流电源之一做准备。