風(fēng)光消納簡單來講就是能夠順利消耗(用掉)風(fēng)力和光能發(fā)電所產(chǎn)生的電量。
如果生產(chǎn)的電量中有一定比例消耗不完,一些發(fā)電站會停止運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī),減少發(fā)電量,也就是放棄了部分原本可以發(fā)電的風(fēng)能和光能,這種現(xiàn)象被稱為“棄風(fēng)棄光”。
圖源:自繪
電力系統(tǒng)是發(fā)電與用電同時進(jìn)行的。發(fā)電量和用電量一般是平衡的,需要多少就生產(chǎn)多少。但如果出現(xiàn)發(fā)電量明顯大于供電量,超過了國家電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力,出現(xiàn)無法消納的情況后,就有可能造成電網(wǎng)崩潰。
【注】我國的電網(wǎng)容量超級大,如果只是小擾動則不會有什么太大的影響,可以通過增減運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷來調(diào)節(jié)。
我國棄風(fēng)棄光的情況?
風(fēng)電和光伏發(fā)電是需要“靠天吃飯”的,什么時候能發(fā)多少電,得看氣象條件,如果發(fā)電量過大無法消納,就只能關(guān)閉發(fā)電機(jī)組。
為什么會消耗不完呢?要弄清楚這個問題,需要先找找我國風(fēng)電和光伏發(fā)電的主要分布生產(chǎn)地。
先看風(fēng)能,我國風(fēng)能發(fā)電量較大的區(qū)域主要集中在華北、西北、東北地區(qū)。
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圖源:全國新能源消納監(jiān)測中心
再來看光伏發(fā)電,新疆、青海、內(nèi)蒙古和華北地區(qū)是光伏發(fā)電量較高的省份。
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圖源:全國新能源消納監(jiān)測中心
可以看到我國西部地區(qū)風(fēng)光資源豐富集中,發(fā)電量大。但經(jīng)濟(jì)相對落后,本身不是主要的用電市場,本地的消納量較少。我國主要的電力消費(fèi)市場還是在東部地區(qū)。
本地用不完,那把風(fēng)電、光電賣給東部,不就行了嗎?
在理論上是可行的,不過在實際操作中,還存在一些困難。因為輸電距離較遠(yuǎn),再加上輸電基礎(chǔ)設(shè)施有待完善,所以目前的輸電成本仍較高。
而且風(fēng)光發(fā)電對自然條件依賴大,有明顯的不穩(wěn)定性,如果輸入電網(wǎng)的電量忽高忽低,也會給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響,所以為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,分配給風(fēng)電和光電的上網(wǎng)比例是有限的。
【電量上網(wǎng)】所發(fā)電量接入國家電網(wǎng)使用。
可否把消耗不完的電量先存起來,等到需要的時候再上網(wǎng)使用?
也行,不過我國的儲能設(shè)施還在起步的階段,還沒有完全發(fā)展起來。
在未來,推進(jìn)蓄能設(shè)施的建設(shè)也是提高風(fēng)光利用率的重要措施。我們之前就有介紹過 抽水蓄能水電站 和 空氣儲能 這兩種蓄能方式。(感興趣的同學(xué),可以點擊藍(lán)字復(fù)習(xí))
圖源:自制
據(jù)統(tǒng)計,2021年5月份,我國各個省份的風(fēng)光電利用率如下圖所示,風(fēng)電、光電利用率較低的省份主要集中在我國北方。
圖源:全國新能源消納監(jiān)測中心
為了減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象,國家專門成立了新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心,到2022年時,青海省的風(fēng)電利用率提升到了92.1%,光伏發(fā)電率提升到了91.4%,其他省份的新能源利用率在國家的努力下,也有不同程度的提升。
風(fēng)光利用率都已經(jīng)達(dá)到了90%以上了,為什么還要提高呢?
這是因為發(fā)電的基數(shù)很大,即便是只有0.1%的比例,都是不小的電量。以新疆地區(qū)為例,2022年第三季度風(fēng)力發(fā)電量為469.5億千瓦時,它的0.1%,也有4695萬千瓦時,因此我國很多省份都還有提高的空間。具體該采取什么措施提高風(fēng)光消納能力呢?
如何提高風(fēng)光消納能力?
完善基礎(chǔ)設(shè)施及政策支持
提高就地消耗率
優(yōu)化開發(fā)新能源的技術(shù)
發(fā)展水光互補(bǔ)、風(fēng)光互補(bǔ)、光熱電站、潮光互補(bǔ)等多種開發(fā)方式
建設(shè)儲能設(shè)施
提高風(fēng)光消納能力的積極影響
保護(hù)生態(tài)環(huán)境
促進(jìn)西部地區(qū)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢
保障我國的能源安全
在今年的全國兩會上,我國西部地區(qū)“棄風(fēng)棄光”問題成為熱點。(“棄風(fēng)”是指在風(fēng)機(jī)處正常情況下,由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足、風(fēng)電和火電沖突等原因,導(dǎo)致風(fēng)電場風(fēng)機(jī)暫停的現(xiàn)象,“棄光”就是光伏電站的發(fā)電量大于電力系統(tǒng)最大傳輸電量+負(fù)荷消納電量。)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2016年甘肅風(fēng)電量104億千瓦,棄風(fēng)率43.1%,依據(jù)材料完成1~2題。
3. 閱讀材料,完成下列問題。
材料一:甘肅省是我國能源大省,擁有多種能源資源。酒泉市瓜州地區(qū)是我國風(fēng)能資源(風(fēng)速大于12千米/小時有利用價值)豐富的地區(qū)之一。目前,當(dāng)?shù)匾汛蛟斐汕f級風(fēng)電基地,無數(shù)風(fēng)塔組成的風(fēng)電場就像一片“森林”矗立在沙漠戈壁上。
材料二:從2014年底開始,由于調(diào)峰能力不足,甘肅省棄風(fēng)率猛增。其中2015年,大多數(shù)風(fēng)電場本來能發(fā)送2000多小時,實際只發(fā)送了1200小時。
材料三:圖甲為酒泉市簡圖;圖乙為瓜州地區(qū)風(fēng)頻圖;圖丙為風(fēng)塔景觀圖。
(1)據(jù)圖乙,描述瓜州地區(qū)能打造成千萬級風(fēng)電基地的優(yōu)勢氣象條件。
(2)根據(jù)圖文材料,分析甘肅省打造風(fēng)電基地可達(dá)到的環(huán)境效益。
(3)從所學(xué)地理知識出發(fā),闡述甘肅省近年來棄風(fēng)率高的原因。
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