西班牙風電因何成全球翹楚

 　 西班牙是上風電發展快的之一，既是風電市場大國，又是風電裝備制造大國。
　　西班牙風電自1997年開始快速發展，近10年的年均增長率超過了60，2006年風電新增裝機159萬千瓦，累計裝機達到1161.5萬千瓦，位居第二，占風電總裝機容量的15.5，占西班牙電力總裝機的15，提供8.7的電量，風電在西班牙的電力供應中已經開始發揮一定的作用。
　　在風電市場快速發展的同時，西班牙通過引進和吸收丹麥的技術，逐步建立風電機組制造產業，其三家大的風電機組制造企業2006年的市場銷售量占總量的20左右，成為第二大風機制造國。
　　西班牙風電的快速發展，與其制定和實施了系統、有效的政策是分不開的。本文主要對西班牙促進電網接納風電的技術手段和經濟政策進行了初步研究和分析，說明在其現有的電網條件下，利用風電短期預測、改善風機性能和提高電網調度能力等技術，就可以使電網接納15以上容量的風電，減輕電網接納風電容量的技術制約，并通過溢價機制政策，既促使風電參與市場競爭，又克服電網接納風電的經濟障礙。
　　風電溢價機制
　　采用風電溢價機制，既為風電提供基本的電價保障，又鼓勵其參與電力市場競爭。
　　西班牙在1997年頒布和實施了《54號電力法》，標志著其市場化電力體制的建立。其基本宗旨是建立一個自由競爭的電力市場，并通過電力體制改革使發電企業和供電企業私有化，建立了電力庫系統，所有發電企業向電力庫系統售電，所有供電企業向電力庫系統購電，售電和購電價格根據電力供需情況競爭確定。成立電力監管委員會來負責電力市場的監管。
　　對于包括風電在內的可再生能源發電價格，西班牙在1998年做出了一些具體的規定，并根據政策實施的效果，在2004年對政策進行了調整。政策制定的主要思路是：在保證基本收益的前提下，鼓勵風電場積極參與電力市場競爭，規定風電電價實行“雙軌制”，即固定電價和溢價機制相結合的方式，發電企業可以在兩種方式中任選一種作為確定電價的方式，但只能在上一年年底選擇一次，持續一年。兩種方式是：（1）固定電價方式：風電電價水平固定，為電力平均參考銷售電價的90，電網企業必須按照這樣的價格水平收購風電，超過電網平均上網價格部分由補貼。（2）溢價方式：風電企業需要按照電力市場競爭規則與其他電力一樣競價上網，但政府額外為上網風電提供溢價，即政府補貼電價，因此電價水平為“溢價（政府補貼電價） 電力市場競價”，風電溢價為平均參考銷售電價的50。平均參考銷售電價每年由西班牙政府根據電力市場對電力用戶的銷售電價情況確定，在前一年年底公布，并維持一年不變（即使第二年的電力市場銷售電價有所變化）。根據2005年的情況，政府規定2006年實行的平均參考銷售電價的水平為7.6588歐分/千瓦時。但2005之后，由于能源價格的上漲，西班牙的電力銷售電價（電力銷價是由配電企業根據電力市場供需情況通過競爭進行隨時調整）以及電力上網價格也在持續上漲，因此90以上的風電企業選擇了第二種方式，這也就意味著風電一般能夠得到8-10歐分/千瓦時的電價，一方面參與電力市場的價格競爭，另一方面也獲得了政府的獎勵補貼電價，以獲得更高的利益。
　　同時，對于電網企業來說，由于其支付給風電和其他電力的上網電價相同，初步消除了電網對接納風電上網在直接經濟利益方面的障礙。
　　放寬接納風電的入網條件
　　風資源存在一定的間歇性，從地域分布看，風電資源豐富區與電力主要負荷區不一定匹配。從時間分布看，風電年、日發電量、發電曲線和用電負荷不匹配，風資源的瞬時變化，會引起風電場發電量的變化，從而對電網的電力平衡、安全性、平穩運行產生一些影響。因此，電網從技術的角度，不歡迎預測精度低的風電電力和電量。
　　從技術和電網安全角度，西班牙并沒有無條件地要求電網企業全部接受風電電量，而是采用放松接納風電入網條件的辦法，即對風電上網相對于常規能源電力采用更為寬松的條件。具體做法是：電力庫系統在向各發電企業收購發電量時，要求各電網企業必須提前一天報出各個時段（每天6個大時段以及24個小時段）的上網電價以及預測的上網電量，電力庫再根據第二天各時段的用電需求預測情況，決定購買哪些發電企業的電力，對于常規能源發電企業，如果實際的上網電量與預測的發電量相差超過5，則發電企業需要向電力庫支付超過上網電價數額的罰款，相差比例越高，罰款的倍數越大。但對于風電，考慮其發電量預測的難度，規定只有當相差比例超過20時，才需要支付罰款，并且罰款的額度與常規電力企業超過5需支付的罰款額度相當，當然，如果風電預測和實際所發電力相差比例越高，則罰款倍數也加大。
　　自2004年以來，風電入網政策在西班牙得到了有效的實施。由于沒有要求電網無條件地接收風電，風電和其他電力一樣直接參與競價上網，政策受到了電網企業的歡迎。2006年，絕大多數風電場所發電量銷售給了電網企業，只有不到5的風電由于超過預測量20、不愿被罰款而采取了棄風措施。
　　多項技術措施提高電網接納風電的能力
　　據歐洲風能協會研究報告的觀點，在現有的電網技術水平和條件下，電網接納更多的風電是經濟性和政策問題，而不是技術水平和實際運行的問題。德國、美國和西班牙等國對風電并網以及電網如何適應風電問題進行了深入的研究，初步結論證明，風電容量在整個電網的比例可以超過20。但是，對這一研究結論是否適合我國的情況，存在比較多的爭議。目前，上風電裝機和風電發電量占總電力裝機和發電量比例高的是丹麥和德國，丹麥占25和16，德國占17和7，丹麥風電的瞬時發電量高達到其總用電量的120，但是，目前存在的一種觀點是，丹麥和德國風電占電網的高比率是有整個歐洲比較完善的強聯電網的支撐，因此，是否能夠達到20的風電容量比例還需要實踐檢驗。
　　但是，西班牙風電的接網實踐已經為這一爭議問題給出了一個初步答案。從地域上講，西班牙位于歐洲西南端的角落，目前僅有一條400千伏的線路與葡萄牙以及法國南部相聯，進而與歐洲電網相聯，因此，西班牙電網與歐洲電網的聯接是比較弱的，此外還有一條海底電纜與摩洛哥相聯，目前這兩條線路總的交換電力容量僅為230萬千瓦，占其全部電力裝機容量的2.8，使西班牙的電網類似于一個“電網孤島”，與丹麥和德國有歐洲大電網的支撐是無法比擬的。但是，西班牙卻通過各種技術措施，使風電在其電力總裝機中的比例達到了15，風電電量達到總電量的8.7。
　　西班牙風電還有一個與歐洲不同但與我國情形相似的特點，即風能資源與用電負荷地域不匹配，其風能資源主要分布在北部和南部的沿海區域，但電力負荷大的地區是中部都附近，其次是東部的巴塞羅那附近，電網需要跨地區輸送風電。
　　為解決風電入網對電網的影響以及跨地區輸送電網問題，西班牙主要采取了以下幾項技術措施：
　　一是，通過硬件建設，改進電網負荷平衡能力，如吸納更多的氣電和水電；通過軟件建設，提高電網的調度能力和水平。
　　二是，制訂風電入網標準，促進風機制造技術的進步。西班牙一方面對風電采取相對于煤、油、氣、核電寬松的入網條件，但另一方面又不是無限制地寬松，而是制訂風電并網技術標準，迫使風機制造企業提高技術水平，尤其是大大提高了風機控制系統水平。嚴格的并網技術標準不僅使新安裝風機采用新技術和新控制系統，也迫使風電場為老舊風機更換新控制系統，以滿足并網技術要求從而保證風電場繼續獲得收益。
　　三是，提高風電短期預測技術能力和水平。在風電入網政策的壓力和驅動下，西班牙的風電開發企業和研究機構紛紛加大了宏觀和微觀層面的風資源短期預測、風機出力短期預測的研究，目前已經能夠達到提前48小時誤差控制在30以內（平均誤差不超過20）、提前24小時誤差控制在15以內（平均誤差不超過10）的水平，在該領域處于地位。
　　此外，西班牙還鼓勵風電、水電等可再生能源發電的分布式發展。由于其風資源主要集中在北部和南部，西班牙的風電場也是以成片開發的大中規模的電場為主，但為了減少電網接納風電的壓力，政策開始采取措施鼓勵建設中小規模的分布式風電場。
　　在短短的幾年內，通過以上技術措施，在現有電網條件下，西班牙成功地實現了電網接納15的風電容量入網，并且通過研究，預計接納20左右的風電容量入網是不成問題的。今后幾年內，在不會大幅度地提高發電成本、經濟性可接受的前提下，采取相應的電網改進措施，預計電網可以接受30左右容量的風電。
　　從哪些方面學習西班牙？
　　近年來，隨著《可再生能源法》以及支持風電市場和產業發展政策的陸續出臺，我國風電取得了突飛猛進的發展，并網風電總裝機容量從2003年的52萬千瓦增長到2006年的260萬千瓦，年均增長率達到70；特別是2006年新增裝機容量133.2萬千瓦，超過過去20年的總和；2007年底我國的風電裝機達到500萬千瓦。
　　在2007年9月公布的《可再生能源發展中長期規劃》中，明確提出了我國風電發展的目標，到2010年和2020年風電裝機分別達到500萬和3000萬千瓦。從目前的發展勢頭看，2010年的發展目標可能提前3年實現，但是，為了實現2020年3000萬千瓦裝機或更高的發展目標，以及考慮到風電達到上億千瓦裝機并成為主流電源之一，需要解決制約我國風電發展的三大關鍵問題，即風能資源詳查和評估、自主創新的風電機組設計和制造技術、風電并網技術和規劃。其中，電網對風電規模發展的制約一直是業內爭論的焦點問題之一，一種觀點認為我國現有的電網結構只能支撐5左右的風電容量。西班牙在風資源分布、電網條件方面和我國的情況有許多相似之處，如果到2010年和2020年我國電力裝機分別達到9億和15億千瓦，按照西班牙目前15風電裝機比例進行簡單的類比分析，我國風電在2010年和2020年將分別有1.3億和2.2億的發展空間；在經濟可承受的前提下進行電網的升級和建設，則我國電網未來可以吸收3億千瓦甚至更多的風電容量。
　　為了實現風電的規模發展，在消除風電入網障礙方面，學習西班牙的成功經驗，建議支持和加強以下幾方面的工作：
　　1.重新對我國電網發展水平進行認識。2006年底，我國的發電裝機容量超過了6億千瓦，2010年可能達到9億千瓦，其北、東北、華東和華中都接近或超過1億千瓦，山東、廣東電網裝機容量也超過了5000萬千瓦，不能籠統地說我國電網基礎薄弱，盡管我國電網建設還有一些不盡人意的地方，但是總體來看，我國已經或正在建成上強大的電網系統。因此，政府和電網企業都應該對我國電網水平給與恰如其分的定位。
　　2.開展電網接納風電能力的研究，為我國風電實現長期規劃目標和風電發展戰略布局提供支撐。要分析我國現有電網吸納風電的能力，分析各種電網改進技術的可行性和經濟成本，根據風電發展規劃，對電網規劃和建設提出要求。在經濟合理的原則下，對現有電網規劃進行修訂，尤其是重點解決提出的內蒙古、河北、新疆、甘肅、吉林、甘肅等百萬千瓦級風電上網和電量輸送問題。
　　3.完善風電并網標準。我國在2005年公布了非強制性的風電并網標準，從實施效果看，一方面該標準對風電上網提出了較為苛刻的要求，不利于鼓勵風電的發展，另一方面由于不是強制性標準，并沒有真正在實際中得以應用。建議在參考和結合歐洲和國際標準的基礎上，對風電并網標準進行修訂，并盡快將其上升為強制標準。在標準修訂過程中，既要考慮電網穩定運行對風電的要求，也要考慮現有風機和風電場技術的實際情況，以鼓勵風電市場發展為原則，對具體指標予以適當放寬。
　　4.鼓勵風電大中小同步發展。根據我國風能資源和電力負荷情況，實施風電大中小同步發展的政策，尤其是提倡中小型和分布式風電場的發展，允許風電就近上網和配電線路上網?？梢钥紤]允許農牧民在自己的承包土地上開發風電場。尤其是在沿海和內陸風資源不能連片大規模開發的地區，鼓勵實施風電的分布式、中小型并網。對此要研究分布式并網技術。
　　5.完善風電價格體系，在適當時間和地區開展風電競價上網試點。我國目前對風電價格采取招標政策，雖然是基于市場競爭機制，但由于項目點少，競爭激烈，導致不合理電價情況的出現，也沒有給風電市場明確的價格信號。并且，目前的競爭是在風電項目開發內部的競爭，沒有引入與其他電力競爭的機制，與目前電力體制改革方向有一定差距。建議在考慮風電產品經濟成本和特殊性的前提下，對風電實行靈活的固定電價或價格補貼制度，在適當的時間，在目前電力競價上網的地區選擇合適的范圍，由通過可再生能源附加提供固定的補貼，開展風電競價上網的試點，為今后風電大規模發展成為主流電源之一做準備。