【文章內(nèi)容簡介】 萬千瓦。到2020年，風電、太陽能發(fā)電、核電裝機將占電力總裝機的16%左右。隨著新能源技術的不斷進步和發(fā)展，考慮到化石能源成本的上升以及碳減排成本之后，新能源競爭力將不斷增長，在我國整個能源結(jié)構(gòu)中的作用將逐步展現(xiàn)，新能源在我國未來能源中的戰(zhàn)略定位具體如下：近期～2010年前后：非水能可再生能源的戰(zhàn)略定位是補充能源，占總能源需求的比例在2%左右；，接近全國能源需求的10%。中期～2020年前后：非水能可再生能源的戰(zhàn)略定位是替代能源，～，占全國能源需求5～10%左右；～，占全國能源需求約16～23%。長期～2030年前后：非水能可再生能源的戰(zhàn)略定位是主流能源之一，可以滿足4～8億tce的能源需求，在全國能源需求9～19%左右；～，占全國能源需求約20～31%?？稍偕茉丛诔杀镜确矫娴膬?yōu)勢已經(jīng)比較明顯，具有較強的競爭優(yōu)勢，可再生能源將得到大規(guī)模發(fā)展，在新增能源系統(tǒng)中占據(jù)主導地位，在整體能源系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，成為主流能源之一。我國202030年新能源發(fā)展目標列于表1，表1中對新能源發(fā)展目標給出了高、中、低三個方案，高方案為積極推進方案，中方案為中間發(fā)展方案，低方案為常規(guī)發(fā)展方案。風電發(fā)展的思路是：常規(guī)發(fā)展方案按照目前的發(fā)展思路發(fā)展，即2020年達到歐盟2005年的裝機容量水平，應該是一個比較保守的方案；中間發(fā)展方案設想，2020年我國的風電裝機容量達到歐盟2010年的發(fā)展目標，是一個需要努力可能實現(xiàn)的方案；積極推進方案，若我國在氣候變化方面受到較大的外部壓力，需要加快風電和光伏發(fā)電發(fā)展以應對氣候變化，所以積極推進方案可能是一個應對氣候變化的政策方案。由于太陽能熱發(fā)電技術還不明朗，一些科學家希望太陽能熱發(fā)電也能夠在2020年以后大規(guī)模發(fā)展，其成本指標和環(huán)境指標與太陽能光伏發(fā)電相近，表1中與光伏發(fā)電一并計入太陽能發(fā)電。要實現(xiàn)上述新能源的發(fā)展目標，按推薦方案計算，預計202030和2050年，可以分別減少溫室氣體排放12億t、20億t和40億t。到2050年，僅發(fā)展可再生能源一項，就可以減排溫室氣體40億t，相當于我國目前溫室氣體排放量的70%左右。同時，由于減少了煤炭和石油消耗，可以大幅度減少煤煙型大氣污染和提高大氣質(zhì)量，可以為提高居民健康水平、改善居民生活質(zhì)量做出較大的貢獻。表1 我國中長期新能源發(fā)電目標年份2008年2020年2030年積極方案中間方案常規(guī)方案積極方案中間方案常規(guī)方案發(fā)電裝機（萬千瓦）核電7,00020,000風電8942,00015,00010,00030,00018,00012,000太陽能發(fā)電3,0001,00050020,00010,0002,000生物質(zhì)發(fā)電3003,0002,00015,005,0004,0003,000地熱發(fā)電1005025海洋能發(fā)電4500發(fā)電量（億千瓦時）核電5,25015,000風電1284,2003,1502,1006,6003,9602,640太陽能發(fā)電360120242,8001,400280生物質(zhì)發(fā)電1,5001,0007502,5002,0001,500注：根據(jù)國家發(fā)展改革委能源研究所資料整理。當前，新能源的迅猛發(fā)展，給電網(wǎng)發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn)，也提出了更高要求。一是對公司貫徹國家關于新能源發(fā)展方針政策、發(fā)揮電網(wǎng)公司在服務國家能源戰(zhàn)略的綜合能力提出了更高要求。二是對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)。由于風能、太陽能發(fā)電具有隨機性和間歇性，增大了電網(wǎng)運行控制的難度和安全穩(wěn)定運行的風險。三是對電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力提出了更高要求。由于我國陸上風能、太陽能的大規(guī)模開發(fā)將主要集中在西部、北部等偏遠地區(qū)，必須在大范圍內(nèi)優(yōu)化資源配置。而現(xiàn)有電網(wǎng)的資源配置能力遠不能適應大規(guī)模新能源接入、遠距離輸送和大范圍消納的需要。隨著我國新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，將給電網(wǎng)發(fā)展帶來一系列需要深入研究、積極應對的重大課題。因此，應著力加強新能源的基礎研究平臺建設及試驗能力配套建設；圍繞堅強智能電網(wǎng)建設體系的各個環(huán)節(jié)，針對大規(guī)模新能源智能發(fā)電技術、大規(guī)模新能源發(fā)電輸送技術，分布式新能源與配用電協(xié)調(diào)發(fā)展技術、以及新能源智能調(diào)度支撐技術中存在的主要問題開展研發(fā)。 隨著2006年《可再生能源法》的頒布及其配套政策的實施，我國風電行業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。根據(jù)2009年7月中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的2008年全國電力工業(yè)統(tǒng)計年報，, ,占全國發(fā)電裝機容量的 %。，%。根據(jù)規(guī)劃，到2020年我國風電累計裝機容量將達到1億千瓦左右的規(guī)模，將在甘肅、新疆、河北、內(nèi)蒙古、吉林和江蘇建設七個“千萬千瓦級風電基地”，風電整體呈現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)、遠距離傳輸、高電壓等級集中接入為主，分散接入、就地消納為輔的特點。我國陸上風電集中分布在華北、西北及東北地區(qū)。以東北電網(wǎng)為例，2008年風電的累計發(fā)電裝機達到334萬千瓦，預計2010年達到1586萬千瓦，占到東北電網(wǎng)全部電源裝機的19%，低谷負荷的63%。風電裝機將超過水電，成為東北電網(wǎng)第二大電源。我國太陽能光伏發(fā)電累計裝機容量2008年底為14萬千瓦，且大部分為離網(wǎng)型, 。國內(nèi)多晶硅的價格受國際市場需求大幅波動的影響，2008年太陽能光伏發(fā)電成本大幅下降，為其規(guī)?；_發(fā)利用創(chuàng)造了必要條件。在我國太陽能資源分布較好地區(qū)如西藏、青海、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地區(qū)，也提出了大規(guī)模開發(fā)太陽能的規(guī)劃；同時，在經(jīng)濟較發(fā)達、現(xiàn)代化水平較高的大中城市，建設與建筑物一體化的屋頂太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電設施。預計2011年并網(wǎng)光伏發(fā)電累計裝機容量將達到200萬千瓦，2020年將達到1000萬千瓦左右。我國的太陽能光伏發(fā)電接入電網(wǎng)呈現(xiàn)出大規(guī)模集中接入與分布式接入并舉的特點。風能和太陽能等新能源具有間歇性和隨機性特點，大規(guī)模風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行帶來了一系列新的挑戰(zhàn)。我國當前風電/光伏等新能源發(fā)電接入系統(tǒng)在技術及技術管理層面存在的問題主要有以下6個方面：（1）由于電源結(jié)構(gòu)而導致的調(diào)峰能力問題。電力系統(tǒng)中必須有足夠的調(diào)峰能力來維持系統(tǒng)的功率平衡，我國的電源結(jié)構(gòu)中，調(diào)峰性能好的燃氣、燃油電站非常少，抽水蓄能電站比例很低，水電運行中存在很多制約因素，因此調(diào)峰能力不足一直是各同步系統(tǒng)普遍存在的問題。尤其是東北電網(wǎng)，風電大發(fā)期、枯水期和冬季取暖期三期重疊，調(diào)峰難度隨著風電接入容量比例的增加越來越突出。，預計風電裝機容量為1402萬千瓦，%。在不考慮電網(wǎng)條件約束、風電不參與調(diào)峰的情況下，即使對火電機組采取最大深度調(diào)峰措施，2010年東北電網(wǎng)最大可消納風電規(guī)模僅為400萬千瓦，因此不得不在個別時段要求風電參與調(diào)峰。（2）由于新能源資源與電力需求的逆向分布，現(xiàn)有電網(wǎng)的資源配置能力尚難以滿足千萬千瓦風電基地大規(guī)模、遠距離的外送需求。如甘肅酒泉風電基地2010年將有516萬千瓦風電并網(wǎng)運行，而預計2010年甘肅全省統(tǒng)調(diào)范圍內(nèi)最大負荷僅為950萬千瓦，隨著2015年酒泉千萬千瓦風電投產(chǎn)，不僅甘肅電網(wǎng)，即使整個西北電網(wǎng)也難以消納這么多間歇性電力，需要高電壓、遠距離輸送到中東部地區(qū)。由于風電發(fā)展速度非?？?，由此帶來了大電網(wǎng)投資建設以及相關技術研發(fā)尚未跟上風電的發(fā)展速度。（3）風電機組并網(wǎng)電氣性能問題。我國大型新能源發(fā)電基地并網(wǎng)，要求新能源發(fā)電具有能夠支撐電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的控制性能，即具有一定常規(guī)電廠的運行控制特性。但我國目前風電機組的并網(wǎng)電氣性能尚不能滿足大規(guī)模風電發(fā)展的要求。（4）新能源發(fā)電調(diào)度決策支持系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度運行關鍵支撐技術問題。由于新能源發(fā)電基地的基礎信息建設尚不足，自動化水平不高，而且新能源發(fā)電功率預測技術及電網(wǎng)輔助調(diào)度支撐技術等研究領域剛剛起步，因此建立能夠全面支撐新能源發(fā)電調(diào)度決策系統(tǒng)的基礎條件還不具備。（5）技術標準與檢測認證體系問題。我國現(xiàn)有的新能源接入系統(tǒng)規(guī)定屬企業(yè)技術文件，缺乏約束力；完善的新能源發(fā)電入網(wǎng)檢測認證體系目前還沒有建立起來。（6）配電網(wǎng)建設適應新能源發(fā)電分布式接入問題。屋頂光伏發(fā)電等分布式新能源發(fā)展已得到了國家政策的大力支持。目前，盡管國家有太陽能光伏并網(wǎng)相關的技術標準和指導性技術文件，但在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量的基礎上，如何實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電合理有序地接入城市公用電網(wǎng)，開展該方面的研究已迫在眉睫。 存在的關鍵技術問題分析 基礎研究平臺經(jīng)過“十一五”期間的努力，我國在新能源發(fā)電及接入技術專題的仿真分析計算上已經(jīng)取得了重要進展。但是，由于新能源發(fā)電的研究和應用時間還比較短，在基礎研究平臺方面，尤其是在數(shù)據(jù)、模型、方法和工具方面的積累和研究還不夠完整和深入：在新能源發(fā)電基礎數(shù)據(jù)建設方面，考慮到我國新能源發(fā)電的快速發(fā)展，為滿足新能源規(guī)劃、設計、運行的實際需求，迫切需要建設我國新能源資源分布與運行基礎數(shù)據(jù)庫。而我國目前尚未建立起風能、太陽能、海洋能、地熱能等資源基礎數(shù)據(jù)以及新能源發(fā)電的運行數(shù)據(jù)，也未實現(xiàn)對新能源發(fā)電的實時監(jiān)測以及運行基礎數(shù)據(jù)的掌握。在新能源發(fā)電模型與參數(shù)辨識方面，隨著新能源發(fā)電新原理、新技術的不斷出現(xiàn)和應用，為滿足接入系統(tǒng)研究分析時對新能源發(fā)電模型參數(shù)的需求，需要開展各種形式新能源發(fā)電模型及參數(shù)辨識技術研究。目前我國尚未深入開展風電機組/風電場、大型光伏電站的參數(shù)辨識、以及風電場群建模研究；在風電場、光伏電站模型建立方面的研究成果水平不高，需要深入研究；尚未開展其他新能源如海洋能、地熱能等多種形式新能源的發(fā)電建模工作。建筑光伏、波浪發(fā)電、潮汐發(fā)電等多種形式分布式發(fā)電建模、仿真方面的研究有待開展、補充與完善。在新能源發(fā)電并網(wǎng)仿真研究工具方面，現(xiàn)有仿真平臺不夠完善，存在一定的不足，尚未開展不同時空尺度下時序仿真工具研究。為滿足新能源發(fā)電并網(wǎng)后對電網(wǎng)調(diào)度運行的支撐，需要開展基于不同時間尺度（應對自動發(fā)電控制AGC調(diào)節(jié)的分鐘級、應對負荷跟蹤的分鐘小時級、應對機組起停的小時日級）、空間尺度（當?shù)?、區(qū)域和全國范圍）的時序仿真平臺研究。在新能源發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃技術研究方面，針對大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來的安全、可靠、經(jīng)濟等運行問題，需要開展確定新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的合理規(guī)模、布局和開發(fā)時序研究，實現(xiàn)較大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置。同時，需要深入研究新能源并網(wǎng)規(guī)劃方面的多指標技術經(jīng)濟評估方法。另外，國內(nèi)目前針對新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的可靠性分析研究還比較少，如何對新能源發(fā)電故障后的模型進行構(gòu)建表達和合理選取尚沒有明確結(jié)論，針對新能源接入后對電力系統(tǒng)可靠性影響的評估指標也有待研究和確定。以上存在問題直接影響了新能源發(fā)電的持續(xù)和高水平發(fā)展。在“十二五”期間，需要針對研究中存在的不足和缺失，深入研究、擴展方向、積極探索，為新能源發(fā)電及接入技術的研究打下堅實的基礎平臺。 新能源發(fā)電技術在新能源發(fā)電技術方面，首先應提高風電機組、光伏系統(tǒng)等新能源發(fā)電機組的自身技術指標，使其具備、接近或達到常規(guī)發(fā)電機組的控制性能。針對目前國內(nèi)新能源的技術發(fā)展和應用現(xiàn)狀，應重點在風電機組/光伏發(fā)電系統(tǒng)的先進控制技術、風電場/光伏電站的自動化/信息化技術方面開展技術攻關，使新能源電站能夠具備良好的適應電網(wǎng)不同工況的能力，能夠根據(jù)電網(wǎng)運行條件的變化自動調(diào)整運行狀態(tài)，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟可靠運行提供支撐，以滿足智能電網(wǎng)對新能源提出的可觀、可控、可調(diào)的要求。在研究先進發(fā)電技術的同時，應加大對新能源發(fā)電并網(wǎng)標準以及相關檢測認證技術的研究和試驗能力的建設，引導新能源發(fā)電的發(fā)展方向，規(guī)范新能源電站的建設和運行，避免不滿足并網(wǎng)條件的新能源并網(wǎng)運行。在“十二五”期間，結(jié)合若干千萬千瓦級新能源基地的開發(fā)，應同時加強大型新能源發(fā)電基地特性的研究，掌握風力、光照等資源的時間和空間分布特性、掌握大型新能源發(fā)電基地中各電站之間的集群特性與關聯(lián)特性，為制定新能源發(fā)電合理有序的開發(fā)規(guī)劃提供技術服務與理論支撐。同時除風電、光伏發(fā)電外的其它新能源發(fā)電形式，如生物質(zhì)能發(fā)電、海洋能發(fā)電等等，預計將在“十二五”期間將繼續(xù)得到深入的發(fā)展，應盡快開展相關的資源普查，關鍵技術研究等工作。 新能源發(fā)電大規(guī)模輸送技術“十一五”期間，我國在新能源發(fā)電輸送技術的研究上已經(jīng)取得了重要進展。但是由于新能源發(fā)電的研究和應用時間還比較短，在新能源發(fā)電輸送技術包括規(guī)劃、輸送方式、安全穩(wěn)定、以及海上風電輸變電設備等方面的積累和研究還不夠深入：在新能源基地輸電規(guī)劃方面，還沒有進行大容量間歇式新能源輸電系統(tǒng)網(wǎng)架優(yōu)化技術研究，沒有考慮不同新能源間以及新能源與常規(guī)電源間的合理配比建設，尚未開展對大規(guī)模新能源的送端電源結(jié)構(gòu)和布局進行優(yōu)化研究。在大規(guī)模新能源發(fā)電高壓交流送出技術方面，尚未進行大規(guī)模間歇式電源并網(wǎng)后的大系統(tǒng)頻率控制及備用容量調(diào)度技術研究，沒有進行大電網(wǎng)送電通道和受端系統(tǒng)無功電壓綜合控制技術研究。在大規(guī)模新能源發(fā)電高壓直流送出技術方面，沒有開展適應新能源大功率波動的直流控制調(diào)制技術研究，尚未進行協(xié)調(diào)HVDC與FACTS大規(guī)模外送新能源的技術研究。在大規(guī)模新能源發(fā)電支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定技術方面，尚未開展系統(tǒng)保護裝置及安全穩(wěn)