西班牙可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)調(diào)研報(bào)告

1、西班牙可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)調(diào)研報(bào)告西班牙已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)。西班牙發(fā)電裝機(jī)9330萬千瓦（2008年），發(fā)電量2665億千瓦時(shí)（2008年），夏季高峰負(fù)荷4110萬千瓦（2010年），冬季高峰負(fù)荷4440萬千瓦（2009年）。截至2010年5月，風(fēng)電占總裝機(jī)的比例為20.2%。2009年，風(fēng)電電量占總發(fā)電量的13.7%。在一天中，風(fēng)電出力超過40%（例如，2009年11月8日（周日）清晨的風(fēng)電出力達(dá)到當(dāng)時(shí)負(fù)荷的52%）。因此，西班牙在風(fēng)電并網(wǎng)方面居于世界領(lǐng)先地位。事實(shí)上，2009年西班牙風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1920萬千瓦，排在世界第四位。而對(duì)于太陽能發(fā)電，截至2010年5月，西班牙太陽能

2、發(fā)電裝機(jī)容量為360萬千瓦，2009年太陽能發(fā)電提供了2%的電力。美國電力研究院此次訪問了西班牙電力工業(yè)協(xié)會(huì)（UNESA）、輸電系統(tǒng)運(yùn)營商西班牙電網(wǎng)公司（Red Electrica）、兩家配電網(wǎng)公司西班牙Iberdrola電力公司、西班牙Gas Natural公司以及西班牙最大的風(fēng)力發(fā)電公司Iberdrola Renovables公司。對(duì)能源安全的考慮是西班牙大力發(fā)展可再生能源的一個(gè)重要原因。西班牙大約85%的能源來自進(jìn)口（油氣占70%，煤炭占15%）。而其他的原因包括后京都議定書時(shí)代的環(huán)境政策、核電政策的不確定性。盡管如此，值得注意的是，用于滿足電力需求快速增長（從1981-2006年15年

3、間電力需求增長一倍）的燃?xì)獍l(fā)電的增長速度很好地匹配了可再生能源的發(fā)展速度。正是這個(gè)事實(shí)的存在，使得該國能夠很好地應(yīng)對(duì)間歇性電源對(duì)電力系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)。西班牙風(fēng)電和太陽能發(fā)電并網(wǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)主要包括以下幾方面：1. 政策上充分調(diào)動(dòng)風(fēng)電開發(fā)商和太陽能供應(yīng)商的積極性；2. 努力加強(qiáng)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；3. 電力系統(tǒng)備用容量大。與9330萬千瓦發(fā)電裝機(jī)相比，高峰負(fù)荷僅為4500萬千瓦。油氣機(jī)組和水電裝機(jī)比重較大，另外還有400萬千瓦的抽水蓄能機(jī)組，能夠有效應(yīng)對(duì)風(fēng)電出力的不穩(wěn)定性；4. 具備完善的可再生能源電力控制基礎(chǔ)設(shè)施。雖然西班牙十年內(nèi)在發(fā)電、輸電、天然氣供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施、市場自由化、行業(yè)結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了很大

4、的改變，但仍然面臨財(cái)政方面的挑戰(zhàn)和壓力。由于經(jīng)濟(jì)衰退加劇，政策調(diào)整可能傾向于減少價(jià)格激勵(lì)，并延緩天然氣和可再生能源發(fā)展的時(shí)間表。風(fēng)電發(fā)展需要增加具有靈活性的電源，雖然目前已有大量調(diào)峰電源（例如聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組、抽水蓄能電站，以及少量燃煤蒸汽機(jī)組），但是這些都需要激勵(lì)政策來保證未來的發(fā)展。盡管經(jīng)濟(jì)不景氣，西班牙未來的可再生能源電力仍將大幅增加。西班牙是歐盟成員國之一，法律上有責(zé)任履行歐盟2009年有關(guān)可再生能源的法案。該法案制定了2020年可再生能源20%的目標(biāo)，包括電力、供暖、制冷和運(yùn)輸?shù)确矫?。歐盟各成員國應(yīng)比現(xiàn)在的可再生能源水平增加5.5%。這樣，西班牙的目標(biāo)也是20%。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，西

5、班牙2020年可再生能源行動(dòng)計(jì)劃已制定了40%的電力來自可再生能源的目標(biāo)。激勵(lì)政策西班牙可再生能源快速增長始于2005年，當(dāng)時(shí)幾個(gè)皇家法案簽署，規(guī)定了兩類風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)，一類是市場電價(jià)，一類是固定電價(jià)。固定電價(jià)方式：風(fēng)電電價(jià)水平固定，為電力平均參考銷售電價(jià)的90%，電網(wǎng)企業(yè)須按此價(jià)格水平收購風(fēng)電，超過平均上網(wǎng)價(jià)格部分由國家補(bǔ)貼；溢價(jià)方式：風(fēng)電企業(yè)需按照電力市場競爭規(guī)則與其他電力一樣競價(jià)上網(wǎng)，但政府額外為上網(wǎng)風(fēng)電提供溢價(jià)（補(bǔ)貼電價(jià)），因此電價(jià)水平為“溢價(jià)+電力市場競價(jià)”，風(fēng)電溢價(jià)為平均參考銷售電價(jià)的50%。補(bǔ)貼額度受日前市場邊際價(jià)格的影響，如果市場電價(jià)高企，則風(fēng)電不能接受補(bǔ)貼。 西班牙一項(xiàng)皇家法案

6、對(duì)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)做出了明確規(guī)定。按照規(guī)定，對(duì)于2008年以前完工的首批總?cè)萘繛?7.1萬千瓦的光伏發(fā)電站提供46.6歐分/kWh的優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)，提出申請(qǐng)的項(xiàng)目容量合計(jì)400萬千瓦，而只有300萬千瓦獲得批準(zhǔn)。政府為首批50萬千瓦光熱發(fā)電提供26.9歐分/kWh的上網(wǎng)電價(jià)，提出申請(qǐng)的項(xiàng)目達(dá)到1000萬千瓦，而獲得批準(zhǔn)的只有150萬千瓦。截至2010年5月，太陽能光熱發(fā)電裝機(jī)容量為38.2萬千瓦。預(yù)計(jì)到2011年西班牙光熱裝機(jī)將超過100萬千瓦（已建的38.2萬千瓦和在建的71.8萬千瓦）。另外137.2萬千瓦已批準(zhǔn)建設(shè)，預(yù)計(jì)到2013年，光熱發(fā)電總裝機(jī)將達(dá)到250萬千瓦。西班牙風(fēng)電和太陽能發(fā)電

7、所獲得的補(bǔ)貼與其發(fā)電量不成正比。2009年，風(fēng)力發(fā)電量占全國總發(fā)電量的15%，其成本占全國的16%，而太陽能發(fā)電量雖然僅占全國的2%，但是其成本卻占到了全國的16%。預(yù)計(jì)到2013年，西班牙風(fēng)電電量將占全國總發(fā)電量的19%，其成本占全國的18%，而光伏發(fā)電電量僅占全國的3%，成本卻占全國的15%，光熱發(fā)電電量占全國的1%，成本占全國的8%。西班牙平均躉售電力價(jià)格為0.4到0.6歐分/kWh，平均零售電力價(jià)格為0.11歐分/kWh，這兩個(gè)價(jià)格遠(yuǎn)低于激勵(lì)價(jià)格， “電價(jià)赤字“產(chǎn)生于可再生能源成本不能有效回收。2009年西班牙可再生能源補(bǔ)貼已接近50億歐元，其中50%給予光伏發(fā)電，雖然光伏發(fā)電電量僅占

8、全國的2%，而風(fēng)電電量占全國的15%，卻僅獲得22%的補(bǔ)貼。在沒有電網(wǎng)限制的情況下，對(duì)可再生能源電力實(shí)施優(yōu)先調(diào)度。當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電和水電并網(wǎng)時(shí)，西班牙市場運(yùn)營商OMEL將躉售電力價(jià)格設(shè)置為零，在2010年第一季度15%的時(shí)間里都出現(xiàn)了這種情況。在2010年6月下旬，由于西班牙的經(jīng)濟(jì)狀況不佳，政府建立了新的能源計(jì)劃，其中包括減少可再生能源的補(bǔ)貼。最常用的方法是對(duì)可以獲得補(bǔ)貼的可再生能源發(fā)電小時(shí)數(shù)設(shè)置上限。同時(shí)，電力公司表示電力費(fèi)用已經(jīng)不能再增加，“電價(jià)赤字”逼近200億歐元。天然氣發(fā)電西班牙擁有過剩的發(fā)電能力來平衡風(fēng)電等的波動(dòng)性，主要是采用聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組。1984年至1997年，西班牙共建成9個(gè)燃

9、煤電廠，總裝機(jī)400萬千瓦。西班牙的市場自由化、備用容量緊張、需求強(qiáng)勁增長以及有吸引力的天然氣價(jià)格使得從2001年開始，聯(lián)合循環(huán)電廠投資力度加大。他們希望用這些聯(lián)合循環(huán)機(jī)組大量取代燃油調(diào)峰電源和煤炭發(fā)電機(jī)組。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組具有較低的投資成本，審批程序簡單，并且燃料與煤炭相比更具競爭力。然而，煤炭并沒有被完全取代，主要原因如下：天然氣價(jià)格上升，使煤炭維持競爭力；2005年至2007年二氧化碳價(jià)格均低于預(yù)期；西班牙燃煤電廠獲得補(bǔ)貼。由于以上原因，煤炭下降低于預(yù)期，同時(shí)新的天然氣產(chǎn)能也大幅增長。2009年，低廉的天然氣價(jià)格使得聯(lián)合循環(huán)機(jī)組恢復(fù)競爭力。盡管煤炭沒有了競爭力，保持煤炭行業(yè)和采礦業(yè)的就業(yè)崗位

10、仍是西班牙政府的優(yōu)先事項(xiàng)。電網(wǎng)1985年，西班牙的所有輸電資產(chǎn)歸屬西班牙電網(wǎng)公司（REE）。REE是一家公開上市的公司（仍然有一些公共資本）。REE負(fù)責(zé)西班牙電網(wǎng)的接入、建設(shè)、維護(hù)以及運(yùn)行等管理工作。根據(jù)皇家法案，REE必須為可再生能源開發(fā)商提供并網(wǎng)服務(wù)。西班牙的可再生能源資源遠(yuǎn)離負(fù)荷中心和電網(wǎng)。由于REE有責(zé)任保證風(fēng)電并網(wǎng)，其輸電線路的規(guī)劃傾向于超過當(dāng)前輸電需要?？稍偕茉措娏Φ拈g歇性使電網(wǎng)利用不能達(dá)到最佳狀態(tài)。例如，西班牙的風(fēng)電場平均負(fù)荷率為裝機(jī)容量的25%。西班牙每百萬千瓦裝機(jī)擁有189公里400千伏的輸電線路，而歐洲的這一數(shù)字大約是100公里。目前的計(jì)劃是增加變電站和間隔（位置在變電站

11、），包括100個(gè)200千伏母線和50個(gè)400千伏母線。西班牙電網(wǎng)沒有與歐洲其他國家的電網(wǎng)建立廣泛互聯(lián)。目前，西班牙僅與法國電網(wǎng)建立了4條總?cè)萘繛?40萬千瓦的互聯(lián)輸電線路。西班牙計(jì)劃進(jìn)一步加強(qiáng)與法國的聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，使得最大輸送功率達(dá)到400萬千瓦?？稍偕茉幢壤^大的大部分地區(qū)需要依靠與周邊國家的聯(lián)網(wǎng)來增強(qiáng)電網(wǎng)可靠性。更為強(qiáng)大的互聯(lián)對(duì)西班牙來說尤為重要，特別是當(dāng)風(fēng)電或風(fēng)電與水電出力較大的時(shí)候。 REE負(fù)責(zé)電網(wǎng)改造、優(yōu)化和擴(kuò)建的規(guī)劃，西班牙工業(yè)、旅游和商業(yè)部（MITYC）負(fù)責(zé)規(guī)劃審批。一旦規(guī)劃通過審批，電網(wǎng)改造擴(kuò)建工程就可以開始運(yùn)作。同時(shí)，政府調(diào)整輸 HYPERLINK /yjbg/10/89037

12、_3.shtml l # 電價(jià)格以滿足REE的成本需要。西班牙只有一個(gè)全國性的“郵票”輸 HYPERLINK /yjbg/10/89037_3.shtml l # 電價(jià)格，所以沒有地方的價(jià)格信號(hào)會(huì)限制遠(yuǎn)距離可再生能源發(fā)展?？稍偕茉床⒕W(wǎng)工程的費(fèi)用約占REE電網(wǎng)擴(kuò)建預(yù)算的20%，包括可再生能源接入系統(tǒng)及其配套設(shè)施。可再生能源并網(wǎng)設(shè)施包括：新建架空和地下線路、升級(jí)現(xiàn)有線路、新建變電站變壓器、新建和升級(jí)變電站。因?yàn)槲靼嘌乐挥蠷EE一家公司擁有和建設(shè)輸電網(wǎng)，所以成本分擔(dān)不是問題。REE認(rèn)為可再生能源并網(wǎng)主要有兩個(gè)技術(shù)問題：一是電壓驟降的風(fēng)險(xiǎn)增加，二是可再生能源資源的不穩(wěn)定性。電網(wǎng)運(yùn)行目前，西班牙有40

13、0萬千瓦的抽水蓄能電站，但沒有其他的電力儲(chǔ)能設(shè)施或需求側(cè)響應(yīng)方案，以平衡風(fēng)電和太陽能的波動(dòng)性。因此，除了抽水蓄能，西班牙必須調(diào)節(jié)水電出力或迫使部分火電處于旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)（主要是聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組）。這是非常高效的調(diào)峰方法。例如，在2010年3月3日，高峰時(shí)段有27臺(tái)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在運(yùn)行，低谷時(shí)段只有1臺(tái)在運(yùn)行。REE要求所有裝機(jī)超過1萬千瓦的機(jī)組，具有實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離測量和控制能力，并能夠接收指令，按指令采取行動(dòng)后及時(shí)反饋。西班牙的風(fēng)能資源具有高度的波動(dòng)性。例如，2010年2月24日，最大出力是1291.6萬千瓦，2009年6月3日，最小出力是16.4萬千瓦。通常情況下，風(fēng)電出力的高峰在夜間，所以在夏季的

14、早晨需要增加常規(guī)電源的出力。由于電壓驟降，REE發(fā)生過風(fēng)電大面積脫網(wǎng)事故。因此，從2005年開始，REE一直在對(duì)電壓和風(fēng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。西班牙建立起了一套運(yùn)行程序，將其作為西班牙電網(wǎng)導(dǎo)則的一部分，規(guī)定了在哪些條件下風(fēng)機(jī)必須保持聯(lián)網(wǎng)，在電網(wǎng)出現(xiàn)事故時(shí)能夠成功穿越。從2008年1月1日開始，所有新建風(fēng)力發(fā)電設(shè)備必須滿足這項(xiàng)規(guī)定?，F(xiàn)有風(fēng)電場已經(jīng)經(jīng)過必要的技術(shù)改造達(dá)到了要求，目前只剩下100-150萬千瓦的風(fēng)電裝機(jī)有待改造。這些舉措使得電網(wǎng)公司有能力采取措施防止發(fā)電設(shè)備大面積脫網(wǎng)。常規(guī)電源的電壓控制通常在變電站，但這不能滿足大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)的需要。REE建立了一項(xiàng)制度，激勵(lì)可再生能源發(fā)電提供無功功

15、率。REE按照功率因數(shù)，制定了獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰方法。電網(wǎng)運(yùn)營商可以發(fā)布說明，修改功率因數(shù)設(shè)置。從2009年4月1日開始，發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)要求設(shè)置在0.98到0.99之間，以消除電壓的突然波動(dòng)并避免高電壓。REE認(rèn)為最終的解決方案是所有超過1萬千瓦的發(fā)電機(jī)組都需要具備電力控制能力。目前，太陽能光伏發(fā)電規(guī)模還不是很大。然而，REE不能對(duì)326.8萬千瓦的光伏裝機(jī)進(jìn)行監(jiān)測和控制。但是，隨著光伏發(fā)電裝機(jī)容量不斷增加，也將會(huì)出現(xiàn)越來越嚴(yán)重的問題。西班牙冬季的用電高峰在夜間，光伏發(fā)電此時(shí)不能發(fā)揮作用。太陽能光熱發(fā)電與夏季用電高峰具有正相關(guān)性。在冬季，熔融鹽儲(chǔ)能（或與天然氣發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行）將能滿足高峰負(fù)荷需求?？?/p>

16、再生能源電力控制中心為了實(shí)現(xiàn)最大程度吸納風(fēng)電的同時(shí)，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，REE在其調(diào)度控制中心下專門成立了世界上第一個(gè)可再生能源電力控制中心（CECRE），負(fù)責(zé)對(duì)全國可再生能源發(fā)電進(jìn)行調(diào)度控制。西班牙法律要求風(fēng)力發(fā)電公司必須成立實(shí)時(shí)控制中心，所有裝機(jī)容量在1萬千瓦以上的風(fēng)電場的實(shí)時(shí)控制中心必須與CECRE直接互聯(lián)。這些控制中心負(fù)責(zé)每12秒向CECRE上報(bào)有功功率、無功功率、電壓、溫度、風(fēng)速等風(fēng)電場運(yùn)行數(shù)據(jù)，并根據(jù)CECRE的調(diào)度指令，調(diào)節(jié)風(fēng)電出力，在15分鐘內(nèi)達(dá)到相關(guān)要求。為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定，在某些特定情況下，有權(quán)切除部分風(fēng)電或要求風(fēng)電場降出力運(yùn)行。 CECRE的關(guān)鍵部分是風(fēng)力發(fā)電預(yù)測系

17、統(tǒng)。該預(yù)測系統(tǒng)由三部分組成：風(fēng)電場數(shù)據(jù)庫、基于自適應(yīng)時(shí)間序列的預(yù)測算法、預(yù)測組合模塊。西班牙電力法規(guī)定，風(fēng)電場必須對(duì)其發(fā)電量作出預(yù)測，并上報(bào)電網(wǎng)公司。當(dāng)預(yù)測與實(shí)際所發(fā)電力相差超過20%時(shí)，風(fēng)電場要向電網(wǎng)公司繳納罰款，相差越大則罰款數(shù)目也越大。目前，西班牙已經(jīng)能夠?qū)?8小時(shí)內(nèi)的預(yù)測誤差控制在30%以內(nèi)（平均誤差不超過20%）、24小時(shí)內(nèi)的預(yù)測誤差控制在15%以內(nèi)（平均誤差不超過10%），在該領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。結(jié)論西班牙電力系統(tǒng)大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)表明，可再生能源技術(shù)主要受到以下幾個(gè)因素的影響：1.激勵(lì)機(jī)制在可再生能源電力發(fā)展中起著重要作用。然而，激勵(lì)會(huì)導(dǎo)致零售或批發(fā)電力市場的赤字，必須

18、與政府補(bǔ)貼或電力價(jià)格上漲來抵消，以避免積累債務(wù)。2.輸配電運(yùn)營商無償為可再生能源電力提供接入服務(wù)是對(duì)發(fā)電商一個(gè)明確的激勵(lì)手段。3.在全國范圍內(nèi)進(jìn)行區(qū)域輸電網(wǎng)規(guī)劃，其成本在所有服務(wù)區(qū)內(nèi)分配（不管輸電網(wǎng)是否在其地域范圍內(nèi)），此舉解決了新能源并網(wǎng)的成本分?jǐn)倖栴}。4.對(duì)規(guī)劃與選址進(jìn)行審批的權(quán)力集中到中央政府主管部門能夠使電網(wǎng)加強(qiáng)與擴(kuò)張更為合理，消除發(fā)展障礙。5.間歇性能源需要大量新的平衡電源或與周邊國家具有的強(qiáng)大互聯(lián)。這些平衡電源和電網(wǎng)互聯(lián)的成本必須包括在可再生能源的成本里。所有平衡電源的發(fā)展應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)行和控制，并建立適當(dāng)?shù)氖袌霎a(chǎn)品，主要包括： 各種儲(chǔ)能形式，例如抽水蓄能、電池、插電式混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車。 燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。 需求側(cè)響應(yīng)計(jì)劃，包括直接負(fù)荷控制、可中斷和可切負(fù)荷率以及實(shí)時(shí)電價(jià)、極端峰值電價(jià)和動(dòng)態(tài)定價(jià)機(jī)制。6.由于受到環(huán)境因素制約，化石燃料發(fā)電市場將緊縮，可能需要一定的補(bǔ)貼和激勵(lì)，以維持正常運(yùn)行，并充當(dāng)平衡電源，需要考慮其運(yùn)行和維護(hù)的成本負(fù)擔(dān)。7.與多個(gè)小范圍的調(diào)度控制區(qū)域相比，大范圍的調(diào)度控制區(qū)域具有更大的靈活性，而且運(yùn)行成本更低。8.通過適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)規(guī)劃和調(diào)度，強(qiáng)制將不可調(diào)度的可再生電源設(shè)置為“必須運(yùn)行”，能夠降低二氧化碳排放量。9.建立國家和區(qū)域級(jí)的可再生能源控制中心，對(duì)可再生