2016年,環保組織自然之友一紙訴狀將國家電網甘肅公司告上法庭。理由觸目驚心:因電網未能全額收購的風電和光伏電量,被迫由燃煤發電替代,造成嚴重環境污染。
彼時甘肅這個風光資源富集大省,“棄風棄光”率竟屢創歷史新高,2012年全國風電因棄風限電導致的直接經濟損失高達50億元。
九年后的今天,國家電網交出亮眼成績單:2025年上半年新能源并網容量突破2億千瓦。從“棄風棄光”的困境到如今風電并網規模全球第一,這條轉型之路見證了中國能源革命的艱難突圍。
01 棄風棄光之痛
甘肅作為我國風光資源最富集的地區之一,曾深陷新能源消納困境。一面是不斷上馬的新能源項目,一面是日益突出的“棄風棄光”現象,連續數年未見好轉。
2012年,全國風電行業因棄風限電損失電量200億度,直接經濟損失達50億元。到了2013年,問題愈加嚴峻,光伏電站“棄光”現象也開始顯現,部分并網條件較好的電站開工率不足80%。
國家電網曾系統總結出四大根源:用電需求增長放緩導致消納市場總量不足;電源結構不合理使得電網調峰能力嚴重不足;跨省跨區輸電通道不足,難以實現更大范圍消納新能源;市場機制不完善影響新能源消納效率。
這不僅是中國的困境。2019年8月9日,英國發生大規模停電事故,導致英格蘭、威爾士地區多個城市地鐵停運、機場癱瘓、醫院停診,約100萬家庭和企業受到影響。事故分析表明,這與高比例風電并網而儲能能力不足有直接關系。
02 技術破局之路
河北省張家口市張北縣,近133公頃的土地上鋪滿了光伏板,矗立著風機——這就是國家風光儲輸示范工程,目前世界上規模最大的集風力發電、光伏發電、儲能發電及智能輸電四位一體的新能源智能穩定接納系統。
“這項技術是破解新能源并網發電難題的一個有效途徑。”國家電網風光儲輸工程總經理高明杰介紹,該系統運行一年半來,已累計接納新能源發電近4億千瓦時。
國家電網在新能源技術研發方面形成了一批具有自主知識產權的科技創新成果:掌握了新能源場站級監控技術和風電功率預測技術并廣泛應用,實現了風電可觀測、可預報;攻克了風機并網運行控制核心技術,實現了風電可控可調。
截至2013年4月底,國家電網經營區風電等新能源并網容量達到7079萬千瓦,同比增長28%。這一數字背后是技術創新提供的堅實支撐。
03 特高壓大動脈
隨著風電等新能源開發規模增大,受跨大區電網互聯規模有限和交換能力不足的約束,如何在全國范圍內消納更多新能源,成為擺在國家電網面前的時代難題。
“百川必須由海來納。”國家電網公司新聞發言人張正陵指出,我國七個大型風電基地位于“三北”地區,距離東中部負荷中心達800公里到3000公里,超出了500千伏交直流經濟輸電距離。
特高壓電網建設成為破局關鍵。通過工程實踐,我國已全面掌握特高壓交、直流輸電核心技術,“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”獲得2012年度國家科學技術進步獎特等獎。
國家電網公司董事長劉振亞當時宣布,從2013年起的8年間,國家電網將投資近3萬億元用于電網建設。目標是到2020年建成“五縱五橫”特高壓“三華”同步電網,使特高壓輸電能力達到4.5億千瓦,每年可消納1.7萬億千瓦時的清潔能源。
04 儲能革命興起
儲能技術成為解決棄風棄光問題的另一把鑰匙——它可以將風光發電廠用不完、送不出的電力先儲存起來,在電力負荷高峰釋放,實現用電負荷的時空轉移。
在眾多新型儲能技術中,電化學儲能憑借技術相對成熟、配置靈活、建設期短、成本相對更低等優勢,成為儲能領域的熱點賽道。作為電化學儲能的核心,電池技術成為提質和降本的關鍵。
2020年,全國先后有17個省市區出臺政策,要求新能源項目必須配置儲能,“風光儲一體化”成為新能源建設的強制標配。儲能從此前的附加項變成了必選項。
與此同時,傳統抽水蓄能也迎來新發展。2021年3月,國家電網宣布 “十四五”期間將在抽水蓄能領域投資1000億元。國家能源局發布的《抽水蓄能中長期發展規劃(2021-2035年)》用 “三最” ——“技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件”評價抽水蓄能。
05 政策機制護航
2013年,國家能源局發出通知,在全國10個省市區全面啟動針對風電和光伏發電的電網消納情況及電費結算情況的市場監管,著力解決日益突出的“棄風棄光”問題。
2014年5月,國家電網宣布向社會資本全面開放分布式電源并網工程與電動汽車充換電設施市場。國網估算到2020年這兩個市場規模將達2000億元,同時拉動國內生產總值增長7800億元。
2016年,國家電網發布《促進新能源發展白皮書》,承諾每年建設2700萬千瓦新能源并網工程,保障2020年前風電年均新增規模1700萬千瓦、光伏發電1000萬千瓦裝機并網。
調度運行機制的創新同樣關鍵。國家電網建立了新能源優先調度機制,建成國內首個專門用于風電/光伏功率預測的國家電網數值天氣預報中心,風功率預測覆蓋972座風電場,預報精度達85%以上。
06 并網大時代
在一系列技術突破和政策支持下,國家電網新能源消納能力實現質的飛躍。2014年,國家電網消納清潔能源發電9218億千瓦時,替代標煤3億噸,減排二氧化碳7.4億噸。
這一年,國家電網累計并網風電、光伏發電裝機1.2億千瓦,風電、光伏發電量同比分別增長13%和172%,風電并網規模、太陽能發電增速保持世界領先。
截至2014年底,國家電網調度范圍風電裝機容量達到8790萬千瓦,光伏發電并網容量達到2445萬千瓦,經營區內分布式光伏累計并網6936戶,累計并網容量265萬千瓦。
在分布式電源并網和電動汽車充換電市場方面,2014年共實現分布式電源并網5883戶、163萬千瓦,新建電動汽車充換電站218座,“兩縱一橫”高速公路城際互聯快充網絡基本建成。
07 未來新型電力系統
2025年上半年,國家電網交出了新能源并網容量超2億千瓦的答卷。從“棄風棄光”的困境到如今風光無限,中國電網走過了不平凡的轉型之路。
國家電網的發展戰略正在從“源—網—荷”向“源—網—荷—儲”演進,儲能成為建設新型電力系統的第四大基礎要素。可再生能源的大規模并網正在推動整個電力系統結構的根本性變革。
“十四五”期間,國家電網將基于源網荷儲結構的變化及需求變動構建新型電力系統,在確保電網安全的同時,在提質增效、新能源消納、負荷調控等領域發力,建立更加智能、高效、綠色的新型電力系統。
未來,國家電網將持續推進構網型技術應用,根據高比例新能源電力系統運行需要,選擇典型場景應用構網型控制技術,使新能源具備主動支撐電網電壓、頻率、功角穩定能力,提升系統安全穩定運行水平。
截至2014年底,國家電網累計建成新能源并網及送出線路4萬千米。張北風光儲輸示范工程的成功只是開始,隨后建設的 “三縱三橫”特高壓骨干網架如同一條條綠色電力高速公路,將西北的風、西南的水源源不斷地輸往東部負荷中心。
如今,當汽車駛過河西走廊,數以萬計的風機在戈壁上靜靜旋轉,它們的電流不再被浪費;當無人機飛越黃土高原,連綿起伏的光伏板將陽光轉化為電能,通過特高壓線路跨越千山萬水點亮遠方城市的燈火。
從棄風棄光到風光無限,國家電網的新能源之路,正照亮中國能源轉型的未來圖景。