2017年10月16日-19日,2017北京國際風能大會(CWP2017)在北京隆重召開。在18日上午舉行的“全球風電CTO論壇——現(xiàn)代風電前沿技術”中,丹麥國家電網(wǎng)公司副總裁PeterJrgensen就丹麥的風電與電網(wǎng)穩(wěn)定性進行了分享。
以下為演講實錄:
主持人:第一位演講的嘉賓是來自丹麥國家電網(wǎng)公司,副總裁PeterJ˙rgensen先生,皮特先生擁有基業(yè)工程碩士學位,在丹麥電力供應行業(yè)從業(yè)已經(jīng)30年,他負責丹麥電力系統(tǒng)的規(guī)劃和電力市場的開放,代表丹麥參加國際輸電系統(tǒng)、運營組織、北歐電力專家協(xié)會等等活動,皮特先生目前的職責,包括以可再生能源整合為基礎的電力市場開發(fā),丹麥電網(wǎng)聯(lián)合活動公司,負責包括丹麥國家電網(wǎng)公司的國際咨詢業(yè)務。
PeterJ˙rgensen:謝謝主持人的介紹,我也想感謝主辦方邀請我來到這里,然后跟大家分享我們丹麥的針對于風電的一些經(jīng)驗,我是PeterJ˙rgensen,我是丹麥國家電網(wǎng)公司的CEO,其實我們不是一個制造商了,我們主要是管這個電網(wǎng)的,今天給大家介紹的,首先是介紹一下我的公司以及整個丹麥的電網(wǎng)系統(tǒng)。第二部分是關于丹麥電網(wǎng)的一些特點,包括可再生能源上網(wǎng)的一些細節(jié)。第三部分會跟大家介紹到風機的一些特點。包括如何能夠更好地去針對風機做一些設計,來保證他們能夠及時的并網(wǎng)。
首先,ENERGINET是丹麥的國家電網(wǎng),比中國的國家電網(wǎng)小很多了,因為丹麥整個國家的面積也很小,我們主要是負責整個傳輸系統(tǒng),然后我們也會負責將可再生能源并入到我們現(xiàn)有的電網(wǎng)中,包括如何能夠更好地多方面的去利用風電這種可再生能源,我們是一個國有企業(yè),但是是獨立于政府的,因為我們是一個非常小的國家,所以我們也非常重視國際的合作,比如說在歐盟和其他歐洲國家,以及在歐洲市場上的一些合作。大家可以看到很多歐洲國家在介紹自己的輸電網(wǎng)的時候都是不同國家緊密連接的,尤其和自己的鄰國,如果我們把歐洲和中國的情況做一個對比,我們通常會討論整個歐洲的情況,而不是單說丹麥這一個國家,因為丹麥和中國的面積相比太小了,所以通常我們在說我們國家電網(wǎng)的時候,都會考慮到整個歐洲的市場。
丹麥政府實際上一直都有雄心壯志,也是在政策上支持這個可再生能源的發(fā)展,我們有一個目標是到2020年,希望能夠有50%的電力都是產(chǎn)生于風電的。我們也是為這個目標做了很多的努力,在幾年前就達成了40%的消費量是來自于風電,同時我們還有一個目標是在2030年,所有消費的能源有50%都是來自于可再生能源。剩下一個長期目標,是希望能夠在2050年整個丹麥這個國家,我們所有的工業(yè)部門都可以不再依賴于化石燃料,包括工業(yè)、交通運輸業(yè)等等。我也想借這個機會強調(diào)一下,我們公司其實也是一直支持著政府的工作,希望能夠保證整個電力供應的安全,我們也會保證整個這次的綠色能源的轉(zhuǎn)型是高效的,高效不只是指我們整個輸電網(wǎng)的投資是高效的,還包括對于風電的整合是高效的,這樣我們才能更好的利用風電。
還有第三點,就是我們希望能夠保證整個投資環(huán)境的健康良好,因為整個電力市場是非常開放的,我們需要依賴于投資者來去投資一些可再生能源的發(fā)電廠,所以說我們希望整個投資環(huán)境是有吸引力的,能夠吸引到更多的投資商來到丹麥。這個圖表是展現(xiàn)出來了我們在風電系統(tǒng)中的增長,也包括光伏,還有其他的可再生能源,我們可以看到丹麥其實30年前就起步發(fā)展可再生能源了,這也是為什么可以說丹麥的并網(wǎng)非常成功,我們不是一夜之間就成功的,我們也是發(fā)展了30年的歷史,一直在研發(fā)相應的工具、工藝,包括控制中心,打造出必要的電網(wǎng),研究相應的并網(wǎng)技術,能夠?qū)鹘y(tǒng)的發(fā)電量和新的可再生能源能源發(fā)電量進行動態(tài)的均衡。
大家可以看到這是2015年的一個能源比例。這是史上第一次我們風電的的比例42%,超過了火電的發(fā)電量。大家也可以從這個柄狀圖中看到,總的進口量還是非常大的,有很多的針對能源的交易,這是在僅僅丹麥一個國家,整個歐洲市場會更龐大。
這是我們一周的電力的分布情況,大家看到從星期一到星期天七天的時間,這是一個曲線圖,可以看到基本上到達最低點的時候,就是意味著我們需要有進口,峰值的時候就是我們幾乎所有的發(fā)電廠都在運作,比如說熱電聯(lián)產(chǎn),還有風電、太陽能等等的這些項目。我想給大家展現(xiàn)這個圖表,是因為這張圖展現(xiàn)出了我們整個電力系統(tǒng)其實波動性是非常大的,大家?guī)缀跽也坏竭@個基礎負載,因為單純的聊基礎負載是沒有意義的,因為波動性太大了,我們需要了解它的波動性和靈活性,可以看到有些時間都沒有風電量進,純靠進口,也有一些時候是風電的發(fā)電比重非常強,比如說是在周末的時候,在這種情況下可能發(fā)電廠就要停止運轉(zhuǎn),但是這些都是歷史數(shù)據(jù),這個應該是在9月15號,是我們第一次運轉(zhuǎn)了西丹麥這個計劃,也是我們第一次運行這個計劃,之后也做了很多的調(diào)整。
可以看一下這整個電力的調(diào)度,它其實是以市場為導向的,不是由我們的控制中心所掌握的,這個完全是由于市場的需求而產(chǎn)生的變化,市場的需求會及時地在系統(tǒng)中體現(xiàn)。那可以看到我們沒有任何的棄風限電的情況,我們上一次集中的限電在09年的圣誕節(jié)已經(jīng)是八年前了,現(xiàn)在我們沒有任何的棄風問題。這個是我們整個市場的一個時間線,我們有一個日前市場,也就是我們可以去做一些市場的對沖,也就是負1,我們把它叫做減1,這個是日前市場,這里是整個電力交易最大的一個市場,然后就是日間市場,日間市場是在運轉(zhuǎn)前一個小時截止的,所有的比如說商業(yè)公司,商業(yè)參與者都可以去調(diào)整他們的一個需求或者是供給,然后來在這個市場上找到對應的條件,然后再往前看我們會在最終的運轉(zhuǎn)前45分鐘做一個最終的截止,而且我們是市場上的一個單一買家。大家可以看一下這個時間軸,這個時間軸其實是非常靈活的,我們可以根據(jù)整個不同的時間點來去決定我們在市場上一個定位,因為我們通常會對這個需求或者是供給去做一個預判,但是這些數(shù)值都不是固定的,我們必須要靈活的時時去做一些動態(tài)的調(diào)整。
帶著這個時間軸我們再去看一下下面這張圖表,是關于我們平均的絕對誤差,這個是對于我們風力發(fā)電的一個預測,這是我們控制中心所做的一個預測,是針對于整個丹麥的風力發(fā)電的情況,我們沒有關注某一個風電廠,而是所有風電廠加在一起丹麥整體的一個情況。大家可以看一下日前市場就是24小時之前,那通常風電預測大概是有5%的誤差,但是離系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間越近,這個誤差就越小,大約只有3%,而且這個是對于外部天氣、外部氣象的一個預測,在日內(nèi)市場我們用的是內(nèi)部一個模型來保證誤差的進一步降低。
可以看一下,我們在運轉(zhuǎn)前一個小時可以把誤差降到0.5%,所以說在日間市場停盤的時候,我們可以確保,我們預測的供需只有0.5%的誤差,對應實際的需求量可能只有0.5兆瓦的誤差。所以說考慮到整個系統(tǒng)的動態(tài)性分布,我們是沒有任何風險的,不需要有任何外部進口的風力發(fā)電量來滿足我們的這個需求。所以說我們有了正確的工具,正確的預測模型,整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來就不會有額外的風險,那如果我們?nèi)タ凑麄€風電的并網(wǎng)質(zhì)量,我們會看沒有限電,沒有限風,還有就是整個供應的質(zhì)量是什么,在這里也很驕傲的跟大家展示,其實丹麥在整個的歐洲市場來說,安全度是最高的,而且我們整個電力系統(tǒng)中有40%來自于風電。
接下來給大家介紹一下我們傳輸電網(wǎng)的特點,如何適應并網(wǎng)的需求,在丹麥,我們是一個以市場為導向的電力系統(tǒng),還有很多不同的波動性的可再生能源,比如說不管是區(qū)域性的,集中于丹麥的,還是集中于整個歐洲地區(qū)的,我們會做很多動態(tài)的調(diào)整,為了更好的調(diào)整,我們需要有兩種考慮,首先是要有一個強健的輸電網(wǎng)絡,我們把它叫做整個系統(tǒng)的硬件,還有一個是市場,能夠保證整個電力的價格會由低往高的發(fā)展,我們把它叫做系統(tǒng)的軟件,那這個市場就會做一個時時的基于價格的電力傳輸,包括從發(fā)電廠到消費者的一個傳遞,而且是以動態(tài)價格為導向的。而且大家可以看到,在整個歐洲市場來說,雖然丹麥是一個非常小的國家,但是我們和鄰國的互動性非常強,而且整個電力可以說是在這些國家,在整個歐洲市場上是自由流動的,都是由低價流向高價,那我們再一次強調(diào),就是我們在比較電力市場的時候,我們需要考慮整個歐洲市場,然后再拿它和歐洲市場做對比,而不是僅僅丹麥一個國家和中國市場做對比,這樣體量是差距太大的。
而且我們是把整個歐洲國家不同的地區(qū)考慮進來,希望能夠更好的去針對于區(qū)域的零售市場做一個數(shù)據(jù)化的轉(zhuǎn)型,我們希望能夠針對于需求方更加靈活,也更加動態(tài)靈活的去平衡整個系統(tǒng)的負載。這個是進一步展示了我們整個系統(tǒng)的靈活性,這是一周的時間,2015年的夏天,大家可以看到,有一個集中式的發(fā)電廠,是藍色的,這個屏幕底部的藍色,頂部是地方的發(fā)電廠,還有光伏以及風電,還加上了進口和出口,這頁主要是想跟大家展示兩年之前我們還是有很多集中式的發(fā)電廠,而且我們要付錢給他們,讓他們在夏天去做兩個月的運行,因為這兩個月電力需求量非常大,所以我們需要讓這些集中式的發(fā)電廠去運轉(zhuǎn),雖然市場上可能不需要他們?nèi)プ鱿鄳陌l(fā)電,但是現(xiàn)在我們再看一下下面這張圖是今年夏天的,可以看到這張圖其實更反映出了市場的需求,這些大型的發(fā)電廠他們只會等到電價高的時候再運轉(zhuǎn),因為我們整個系統(tǒng)本身就已經(jīng)非常強健了,我們不會再做更多人為的干預,或者政策的干預,而且今年夏天我們在很多時間都是不需要這些大型的發(fā)電廠來去運轉(zhuǎn)的,因為當時整個電價水平比較低,因為我們做了很多同步的冷凝器,是在整個系統(tǒng)中設置的,他們來保證了,包括做了一個動態(tài)的電壓的控制。所以說我們不再需要這些昂貴的大型的集中式發(fā)電廠,我們不再需要去為這部分的風力發(fā)電支付一筆昂貴的價格。
最后再來介紹一下我們的風機,以及針對風機有哪些特點,是專門針對于并網(wǎng)技術來設計的。首先從這一頁PPT開始,大家可以看到這個是兆瓦級的發(fā)電量,是400兆瓦的海上風電廠,大家可以看到它們是有一個瞬時的反映的,會根據(jù)市場上的價格來作出回應,大家可以看到這個是1點到2點之間,我們整個價格是負的,也就是我們整個電力是有冗余的,這樣的話這些風電廠自己就會做出停機的決策,而且這個反應時間非???,它可能會對電壓造成一定的波動。一般大的公司他們的反應都不會很快,他們不能做補償,這里面有一個電網(wǎng)的編碼,這個編碼是能夠允許有一個非常高的一個開溫速率的,所以我們可以作出規(guī)定,什么是最高的一個速率,我們現(xiàn)在已經(jīng)準備好這么做了,而且我們會盡快這么做,因為這樣對整個的電力系統(tǒng)是好的,對于現(xiàn)代化的風場來勢,我們能夠控制它的功率,我們已經(jīng)準備好,可以用這個電網(wǎng)的編碼來更好的去控制整個一個運行。
在這張圖表中這是我們重要的一些要求,就是對于風電廠來說有哪些是重要的要求,這里面我們講到一個電力的需求,主動的電力需求,我們可以控制整個的開溫的速率,除此之外,我們對于整個的電力控制以及在有故障時期應該怎么做,可能有一些波動的時候,有一些故障的時候我們?nèi)绾蝸碚{(diào)整整個系統(tǒng),所以我們還要看一下如何來更好的控制功率,我給大家展示這張圖,想表明對于電網(wǎng)來說,我們應該有更好的編碼,對于風電場的這些設施有一些具體的要求,因為只有更好的去支持電網(wǎng)的話,我們才能更好的去用電力。
再來看一下我們有5000個舊的電機組,都是第一代的機組,它們都是沒有故障穿越能力的,如果電壓低了有一些事故的話,如果沒有故障穿越這個能力的話,你很難就很快的回到電網(wǎng)上來,如果沒有故障穿越的話,它可能需要很長的時間才能恢復你的功率,所以這個故障穿越能力是非常重要的,現(xiàn)在的這些老廠它需要更長的時間去完成解決故障的問題,但是現(xiàn)在如果現(xiàn)代化的這些風電廠,它們都是有故障穿越能力的話,的回到在故障發(fā)生之后很快就能夠回到電網(wǎng),然后支持繼續(xù)發(fā)電,我們再看一下不同的系統(tǒng),從發(fā)電,以及從這種高壓的這種原配件,這張圖表就表明了對于不同的發(fā)電機,對于高壓的設備它能給我們提供什么樣的支持,如果我們看一下風機的話,在連電網(wǎng),超過100千瓦的時候,我們從風機上能夠提供很多服務,當然是有條件的,因為你必須有風資源,所以在你的國家電網(wǎng)的規(guī)格中,你必須要有所規(guī)定,那樣的話你才會能夠保證風機完全能夠支持你的電網(wǎng),而且我們盡量的多去用風力資源,能力提高它的使用效率。
我們看一下,我們需要一級的,二級的,三級的這種備份,我們丹麥現(xiàn)在在電力市場上要采購不同的這樣的服務,可能是每天或者是更頻繁的我們來競標,你首先要明確你是什么樣的產(chǎn)品,然后這些風電場能夠參加這個競標,然后參加作為一個備用的電能,我們每天都要買這樣的設備,我們還有一些相關的規(guī)定,來確保這些風電廠也是參加整個一個電力市場的。
我想可能沒什么時間了,很快的講一下我的總結(jié),我們在丹麥是完全非常好的使用了風能,而且供應是非常安全的,主要是因為我們有非常強的一個電網(wǎng),我們有非常好的一個連接器,除此之外我們有地區(qū)的還有泛歐洲的電力市場,我們可以看一下各省之間貿(mào)易情況是什么樣的,實際上對于歐洲的不同國家之間,我們也是在電力方面是進行非常好的貿(mào)易的,除此之外我們還有非常靈活的一些電廠,我們還有同步的冷凝器來確保沒有大的電廠的話,我們也是能夠很好運營的,除此之外還有電網(wǎng)的一個編碼的要求,來確?,F(xiàn)代化的風機風場是能夠支持整個電網(wǎng)的,我們還購買了一些后備的服務來確保風機能夠盡量的得到使用。
我們有一些網(wǎng)站,具體的規(guī)格,市場的規(guī)則等等,這就是我跟大家分享的,非常感謝。