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风电供暖“一把钥匙打开两把锁”

国家能源局日前下发《关于做好风电清洁供暖工作的通知》明确提出,将在北方具备条件的地区推广应用风电清洁供暖技术。能源局缘何力推风电清洁供暖?这将对我国北方地区带来怎样的影响?《经济参考报》记者就此采访了我国风电的有力推动者和风电供暖工作的最初倡导者———国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山。
  “热能是能源终端消费的重要形式,甚至是工业生产和人民生活所不可缺少的能源消费形式,但目前北方地区供热主要依靠燃煤锅炉。”史立山说,如果采取风电供暖,将燃煤锅炉改为蓄热式电锅炉,既可大大提高北方风能资源丰富地区的消纳风电能力,又可降低因燃煤机组带来的大气雾霾污染,堪称“一把钥匙打开弃风限电和雾霾污染两把锁”。
  北方冬季雾霾重重燃煤排放是祸根
  今年以来,我国北方地区持续出现的雾霾天气,引起国内外舆论的普遍关注。史立山分析认为,雾霾主要是由空气中的微小颗粒集聚和空气流动性差引起,空气流动性差是外因,微小颗粒集聚过多是内因。微小颗粒与燃煤、机动车、工业生产排放和施工扬尘等密切相关,其中最重要的原因当属燃煤排放。
  “持续雾霾天气给我国能源利用方式亮起了红灯。”史立山说,我国能源消费以煤为主,2012年的能源消费总量36.2亿吨,其中煤炭消费占近70%,我国能源消费约占全球能源消费的20%,其中煤炭消费占全球煤炭消费的近50%,由此产生的环境问题越来越突出,大气雾霾便是环境问题的重要方面。
  据史立山介绍,我国北方地区因冬季寒冷、建筑取暖能源消费量巨大,目前主要以燃煤取暖为主。初步统计,目前北方城镇民用建筑面积约90亿平方米,其中70%采用集中供热方式采暖,其余为分散采暖或无采暖设施。集中供热系统的热源一半由热电联产方式提供(主要为燃煤热电联产),另一半由燃煤、燃气锅炉提供,每年建筑取暖的煤炭消费量约1.6亿吨标煤。此外,广大农村地区冬季采暖的能源消费量也很大,很多地方也以燃煤为主,而且效率更低,污染物排放更多。
  “特别是2012年底华北地区处于极端低温天气,导致采暖供热的燃煤量增加,相应的污染排放量也增加,加之空气湿度较大,污染粒子吸水后变大,形成了严重雾霾天气,给人们身心带来极大危害。”史立山强调指出。
  如何减少雾霾,改善大气环境质量?史立山认为,除提高燃油标准、加强施工管理、严格控制污染物排放外,最重要的措施就是要减少煤炭消费。目前全球已进入重要的能源转型时期,主要目标是经过几十年努力把目前以化石能源为主的能源结构转变为以可再生能源为主。然而,我国近年来煤炭消费却每年以2亿多吨的量持续增加,由此带来的污染物排放不断加剧。
  弃风问题愈演愈烈清洁风电浪费惊人
  据了解,作为重要的可再生清洁能源资源,我国风能资源极其丰富,陆地可开发装机容量达25亿千瓦,且主要集中在“三北”地区,约占全国的90%。近年来,我国风电产业发展迅速,风电装机连续多年翻番增长,到2012年底全国风电装机已达到6300万千瓦。
  “应该说,在国家可再生能源法等一系列政策法规的支持下,我国可再生能源发展取得了举世瞩目的成就。特别是风电装机已跃居全球第一位,而且风电已成为我国第三大电源,为我国调整能源结构、减排温室气体、保护生态环境作出了重要贡献。”史立山说,“然而,由于目前电力技术和管理体制还不能适应风电自身的波动性特性,风电消纳瓶颈凸显。”
  来自中国风能协会的统计显示,2012年,我国风电弃风电量总计达200亿千瓦时。风电平均利用小时数比2011年有所下降,其中最严重的省份风电利用小时数下降到1400小时左右。目前,我国风电发电量仅占全部电力消费量的2%。
  “这其中最严重的省份指的就是吉林省。”史立山告诉记者,2012年吉林省电网直调装机容量为1932万千瓦,其中供热机组为1278万千瓦,最大用电负荷为875万千瓦,最小用电负荷仅为397万千瓦,在用电低谷时段根本没有风电的运行空间,致使全省风电运行只有1420小时,1/3的电量被白白弃掉。
  分析其因,史立山说,主要是因为在北方地区冬季供暖期间,风电机组运行与热电联产机组运行矛盾突出,致使风电机组被迫大量弃风。我国北方地区风能资源的特点是“冬季大夏季小、夜间大白天小”,也就是说,北方风资源相对集中在冬季夜间时段,而这时正是用电负荷的低谷时段和取暖供热的高峰时段。为了满足建筑取暖供热需要,热电联产机组需优先运行,几乎把电力负荷的空间全部占去了,风电机组被迫弃风停运。
  “随着风电装机规模的扩大,风电弃风问题特别是北方冬季的弃风限电问题将愈加严峻。”史立山说,如何解决北方冬季风电机组运行与热电联产机组运行的矛盾,已经成为我们面前一道亟待解决的课题。
  推动风电供暖“一把钥匙开两把锁”
  一方面是燃煤机组发电供热严重污染环境,另一方面清洁风电弃风限电浪费惊人。据史立山介绍,正是在此背景下,中国大唐集团新能源股份公司于两年前在吉林省白城市洮南投资建设了风电供暖示范站,积极探索利用风电冬季供暖的新路径。
  “这是一座供热面积为16万平方米的蓄热式电锅炉示范站,安装了9台2000千瓦的电锅炉,利用用电低谷时段的风电弃风电量进行加热和储热,在用电高峰时段,电锅炉停运,由储热系统进行供热。”史立山说,“两年的运行实践表明,利用蓄热式电锅炉解决建筑取暖在技术上是可行的。”
  据了解,与燃煤锅炉供热相比,电锅炉不需要燃煤系统,不需要运输煤炭,特别是电供热系统运行管理方便,清洁环保。但同时也存在经济性较差等问题。目前,大唐风电供暖示范站采取由风电场与供热站捆绑的方式进行建设和运行,通过保障风电场的运行来弥补供热站的运行成本。
  史立山告诉记者,他曾赴大唐风电供暖示范站现场考察,经初步测算,每20万平方米的建筑供热取暖面积,需要配置电蓄热锅炉的功率为2万千瓦,约需消耗2300万千瓦时的电量,主要在用电负荷的低谷时段运行,并可较灵活地参与电力系统的调节运行,是当前最现实和经济可行的调峰负荷。
  据统计,目前吉林全省供热面积为4 .16亿平方米,其中热电联产供热面积1 .88亿平方米、大型区域锅炉供热面积1.7亿平方米,小型锅炉供热面积5000万平方米。如果将现有小锅炉供热改为电蓄热锅炉供热,在冬季供暖期将可增加500万千瓦的电力负荷,消费电量60亿千瓦时,相当于节约200万吨标煤的煤炭消费。
  “如果在北方地区的城镇实施‘以电代煤’供热工程,把燃煤小锅炉供热改造为风电电蓄热锅炉供热,每增加100万平方米的电锅炉供热面积,就可以增加有效电力负荷10万千瓦,节约燃煤4万吨标煤。”史立山说,“这相当于一把钥匙打开两把锁———既可大幅减少煤炭消费,减排二氧化硫及微小颗粒物的排放,改善大气环境质量,也可以有效消纳风电电量,减少弃风限电,促进风电更大规模发展。”