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過去的6年新能源發(fā)電高速發(fā)展，技術(shù)革新日新月異，由微不足道的補(bǔ)充電源成為了占比5%的重要替代能源。遺憾的是，當(dāng)時(shí)寄希望于用規(guī)范的電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來解決剛露苗頭的技術(shù)矛盾，也許收到了短時(shí)的效果，但旋即就在更大更難解決的體制和利益矛盾面前一潰千里，棄風(fēng)棄光問題逐年惡化。時(shí)至今日，我國(guó)在電力系統(tǒng)整體技術(shù)水平并不落后的情況下，以高于世界常規(guī)水平10-20倍的限電率(部分地區(qū)限電率高達(dá)30%-40%)為代價(jià)，維持運(yùn)行著僅相當(dāng)于美歐等國(guó)一半甚至幾分之一電量貢獻(xiàn)率的新能源電源。
常年的棄風(fēng)棄光以及新能源、火電、電網(wǎng)、政府機(jī)構(gòu)之間交織的利益格局沖突，已經(jīng)剪不斷理還亂，一段時(shí)間出現(xiàn)了一種傾向，即想盡辦法把棄風(fēng)棄光這樣實(shí)質(zhì)上由于體制約束和利益格局沖突導(dǎo)致的復(fù)雜問題，描述為“客觀的技術(shù)挑戰(zhàn)”。
這顯然對(duì)很多方面是有很大好處的：因?yàn)榫植坷鏇]理順而導(dǎo)致新能源的空前浪費(fèi)，相關(guān)各方毫無疑問難逃“不顧大局”的詬病;如果主要因?yàn)?ldquo;技術(shù)挑戰(zhàn)”導(dǎo)致不能消納，則變成了大家都不得不尊重的“客觀現(xiàn)實(shí)”。如果事情僅止于此，倒也無傷大局，畢竟現(xiàn)狀是體制與利益矛盾交織的產(chǎn)物，不能簡(jiǎn)單歸咎于任何一方，更不能歸咎于個(gè)人。如果上上下下都認(rèn)可“技術(shù)上不可解決”，起碼可以讓企業(yè)和個(gè)人不要承受太大的壓力。
然而，如果演員入戲太深，假戲真做，開始為某些似是而非的“技術(shù)挑戰(zhàn)”找起解決手段來了，還強(qiáng)行讓新能源企業(yè)為這些手段買單，那問題就變味了。新能源裝機(jī)是全社會(huì)的財(cái)富，尤其是一多半都是央企的資產(chǎn)，都是人民的財(cái)產(chǎn)。人民的血汗錢不是天上掉下來的，投資了清潔發(fā)電資產(chǎn)卻不讓發(fā)清潔電造福社會(huì)，非要燒煤，這先按下不表，還要再往里面砸進(jìn)巨額的改造費(fèi)用，去圓那些個(gè)“技術(shù)挑戰(zhàn)”的戲碼，這個(gè)問題就嚴(yán)重了。新的《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)規(guī)定》以及一系列分項(xiàng)細(xì)則行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就在這個(gè)陰影下，在2015年底啟動(dòng)。
如果說棄風(fēng)棄光問題惡化的頭一兩年，業(yè)內(nèi)還有很多爭(zhēng)論的話，現(xiàn)今恐怕矛盾各方從上到下都不會(huì)否認(rèn)，資源是否能夠市場(chǎng)化配置，或者經(jīng)濟(jì)低碳最優(yōu)配置，局部利益與全局利益、短期利益與長(zhǎng)期利益之間的沖突，才是這個(gè)問題的源頭和關(guān)鍵。無論是歐洲還是北美，當(dāng)他們的新能源電量占比達(dá)到我們目前水平的時(shí)期，其無論整體電源裝備還是信息化水平都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如今天的我們，一次能源結(jié)構(gòu)也只有少數(shù)比我們條件更好，可他們幾乎沒有限電，至今如此。因此，指望靠提高某些技術(shù)要求就能“解決機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)問題”，恐怕連提出來的人自己能夠相信多少都是個(gè)問號(hào)。
具體的標(biāo)準(zhǔn)修訂內(nèi)容很多，三天三夜也討論不完，僅僅舉幾個(gè)例子吧：
??? 新能源必須提供模擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、強(qiáng)制參與一次調(diào)頻
“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”是指?jìng)鹘y(tǒng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的物理轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征中的表現(xiàn);“一次調(diào)頻”是指系統(tǒng)中的部分電源應(yīng)當(dāng)留有一定的出力冗余，并且自動(dòng)根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的系統(tǒng)頻率快速調(diào)整，以在系統(tǒng)中發(fā)電和用電突然產(chǎn)生較大的不平衡，頻率快速偏離50Hz工頻的情況下，盡快將系統(tǒng)頻率支撐住。兩者均是傳統(tǒng)理論中電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。
2015年9月華東電網(wǎng)錦蘇線出現(xiàn)閉鎖故障，系統(tǒng)瞬間丟失了約500萬千瓦電源，隨后的頻率下跌遠(yuǎn)超預(yù)期，實(shí)際原因是網(wǎng)內(nèi)電源(主要是大容量火電)一次調(diào)頻能力嚴(yán)重不足，區(qū)外特高壓直流電力大量饋入導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下降，以及原有仿真建模需改進(jìn)等等(見《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2017, 41(7): 149-155，華東調(diào)度主導(dǎo)的事故分析)。但神奇的是，此次事故原因隨即被迅速引申到新能源行業(yè)，提出了“新能源電源不具備常規(guī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，嚴(yán)重減少了全系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此頻率下跌更快”，“新能源電源必須參與調(diào)頻”，最后不斷演繹，終于煉成了一套“虛擬同步電機(jī)”理論，也就是要求新能源電源必須在任何特性上都符合傳統(tǒng)的同步電機(jī)模型。真正導(dǎo)致系統(tǒng)慣量減少的原因“大容量特高壓直流饋入”反而被有意忽略了。新能源成為特高壓輸電的“專用背鍋俠”。
就算忽略那個(gè)事實(shí)上的“主犯”特高壓，“虛擬同步機(jī)”看似一環(huán)一環(huán)的推論，邏輯充滿了似是而非和矛盾，只是行外人士不易發(fā)現(xiàn)罷了：
系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的減少，是實(shí)實(shí)在在減少同步機(jī)運(yùn)行的情況下才會(huì)發(fā)生的，也就是說，因?yàn)椴⒕W(wǎng)新能源多了而關(guān)掉相應(yīng)多余的火電機(jī)組。然而事實(shí)上至今為止，兩大電網(wǎng)公司控制區(qū)內(nèi)沒有任何一家調(diào)度機(jī)構(gòu)會(huì)因?yàn)樾履茉炊嗔硕罅筷P(guān)掉火電(火電自身太多了導(dǎo)致部分被關(guān)掉自然與此無關(guān))。他們只會(huì)讓火電壓低出力以空出新能源發(fā)電的空間。因?yàn)?，調(diào)度需要保證，如果下一刻鐘所有的風(fēng)和光都沒了，這些在線運(yùn)行的火電站也能立即頂上支撐住所有的負(fù)荷(這個(gè)極為保守原則其實(shí)也是現(xiàn)在“靈活性不足問題”的根源，這又涉及到另外一個(gè)巨大的浪費(fèi)，大家有時(shí)間可以去讀讀張樹偉的文章《系統(tǒng)“調(diào)峰服務(wù)與輔助服務(wù)”是啥意思》，《風(fēng)能》雜志2017年第10期)。因此粗略的來看，無論當(dāng)天網(wǎng)內(nèi)是否有新能源機(jī)組發(fā)電，需要并網(wǎng)并運(yùn)行的常規(guī)機(jī)組數(shù)量并不會(huì)有很大差別。其差別只是這些常規(guī)機(jī)組是全力運(yùn)行還是低載運(yùn)行提供備用而已。
在這種客觀事實(shí)下，竟然有人提出：只占到全網(wǎng)5%發(fā)電量的新能源機(jī)組“嚴(yán)重減少了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，豈不是滑稽而令人哭笑不得的“神推論”?
也許未來新能源真的成為最重要的電源主力的那一天，這個(gè)說法會(huì)開始有點(diǎn)道理，那么，悖論來了：
為什么在一個(gè)新型發(fā)電裝置為主的系統(tǒng)中，還必須去模擬傳統(tǒng)同步機(jī)的性狀呢?為何不是反過來呢?為什么不是各取所長(zhǎng)呢?不能因?yàn)槲覀冄芯苛?00年的同步電機(jī)，對(duì)它最熟悉，就形成這樣的路徑依賴吧?這才是科研真正應(yīng)該投入的方向，而不是卯足了勁削足適履。
至于“新能源電源必須參與調(diào)頻”這樣的結(jié)論，就更加是借題發(fā)揮了。就華東那次事故而言，結(jié)論其實(shí)很明確：網(wǎng)內(nèi)火電機(jī)組一次調(diào)頻響應(yīng)普遍不合格(大機(jī)組合格率僅30%，中小機(jī)組尚無統(tǒng)計(jì))。不知什么樣的邏輯能夠推導(dǎo)出“因此新能源需要參與調(diào)頻”。要知道15年底華東網(wǎng)境內(nèi)新能源裝機(jī)容量占比不過5%，平均出力恐怕1%多一點(diǎn)，這樣的細(xì)小胳膊不知能產(chǎn)生多大的影響。監(jiān)管機(jī)構(gòu)出幾個(gè)短差，下幾個(gè)文件，隨機(jī)抽檢幾個(gè)火電的一次調(diào)頻響應(yīng)，產(chǎn)生的效果足以讓新能源的任何改變都忽略不計(jì)了。
其實(shí)真正的殺招在這里：參與調(diào)頻的電源是必須留出足夠旋轉(zhuǎn)備用的!某些方面直接提出：因?yàn)楸仨殔⑴c調(diào)頻，所以新能源電源必須常態(tài)限電其總?cè)萘康?%-10%以備不時(shí)之需，無論是不是真的不能消納!(注意是總?cè)萘康?%-10%，新能源無論是風(fēng)還是光由于自然稟賦因素通常平均利用功率也不過11%-30%，這意味著平均棄電30%以上)，這不僅讓我們想到了“圖窮匕現(xiàn)”的故事。如果真的實(shí)行了這個(gè)參與一次調(diào)頻的要求，再給大家粗略地算一個(gè)數(shù)：全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量1.7億千瓦，年平均功率按額定功率的25%計(jì)算，上網(wǎng)電價(jià)按全國(guó)平均0.5元/千瓦時(shí)，備用6%額定容量參與一次調(diào)頻，將造成全國(guó)每年限電損失電量約890億千瓦時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)損失約446億元。光伏發(fā)電由于利用率只有風(fēng)電一半上下，損失比例比風(fēng)電還要高得的多，基本接近于不讓發(fā)電了。
為什么一個(gè)出趟差檢查幾次就能有效的事情，卻有人想出、并力推永遠(yuǎn)放棄全網(wǎng)1/3以上的清潔電力，還幾乎注定沒有效果的解決方案呢?這其中的真實(shí)目的究竟是什么呢?
即使是新能源裝機(jī)占比較高的西北東北，由于他們是毫無疑義的大送端，如果同樣的直流事故發(fā)生，只會(huì)面臨大量的功率過剩，那自然也不需要新能源出來頂出力，趕快麻利的切除，別發(fā)了才是正事兒。
這個(gè)“新能源調(diào)頻”究竟是拿來干什么的呢? 恐怕給常態(tài)的高額棄風(fēng)限電這種顯而易見的違法行為找一個(gè)固定明確的“合法理由”算是一個(gè)效果，亦或者是為現(xiàn)有頻率穩(wěn)定問題找一個(gè)“背鍋俠”?
??? 風(fēng)電和光伏的高電壓穿越能力
所謂“高電壓穿越能力”，就是說當(dāng)電網(wǎng)由于故障等緊急情況短暫出現(xiàn)高于額定電壓范圍的電壓時(shí)，設(shè)備應(yīng)該能頂一段時(shí)間不要脫網(wǎng)以擴(kuò)大事故。
隨著三北地區(qū)大型特高壓直流線路投產(chǎn)，某些機(jī)構(gòu)越發(fā)急迫地要求新能源電源具備“高電壓穿越能力”，而且是全世界最高的“高穿能力”。那么問題來了，模模糊糊一句“電網(wǎng)由于緊急故障導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)高電壓”，似乎是不愿意闡述太多細(xì)節(jié)。然而細(xì)節(jié)出魔鬼。
短暫的高電壓是怎么來的呢?暫態(tài)過電壓在系統(tǒng)中有不同的時(shí)間尺度，最短的來勢(shì)兇猛的通常稱為“雷擊過電壓”(因?yàn)橹饕獊碓词抢讚?，稍長(zhǎng)的稱為“操作過電壓”(主要來源于設(shè)備連接狀態(tài)的突變)，這倆都是微秒級(jí)，至多毫秒級(jí)。從此番修改的動(dòng)議來看，要求新能源電源承受的是秒級(jí)時(shí)間尺度的過電壓，顯然針對(duì)的不是前兩位。事實(shí)上，這一要求的針對(duì)對(duì)象只有一個(gè)，那就是“特高壓直流”事故導(dǎo)致的送端系統(tǒng)工頻、長(zhǎng)時(shí)間大幅的過電壓。
我國(guó)建設(shè)超高壓直流已有近30年歷史，我國(guó)第一條特高壓直流楚穗也至少是7年前的事情了，之后的溪洛渡、錦屏等特高壓直流送出工程陸續(xù)投產(chǎn)，我國(guó)風(fēng)電光伏的大規(guī)模發(fā)展也快10年了，怎么如今突然冒出了“送端系統(tǒng)工頻、長(zhǎng)時(shí)間大幅的過電壓”了呢?
原來近期投產(chǎn)的項(xiàng)目，送端都給放在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，短路容量嚴(yán)重不足的地方去了，而且單個(gè)容量還越建越大。2014年投產(chǎn)的某特高壓輸電工程，總計(jì)800萬千瓦的輸送容量，送端就給安排了近700萬千瓦的新建煤電機(jī)組，剩下的稍微搭配一些新能源，美其名曰“促進(jìn)新能源送出”。不成想到，投產(chǎn)以后幾乎從未能長(zhǎng)期達(dá)到送出500萬千瓦以上的工作狀態(tài)。技術(shù)上運(yùn)行上問題多多，故障情況下送端電網(wǎng)的長(zhǎng)時(shí)間大幅值過電壓現(xiàn)象只是其中之一罷了。
“小的送端短路比必然帶來直流故障情況下的嚴(yán)重過電壓”，也許對(duì)于非專業(yè)人士來說這句話每個(gè)字都認(rèn)識(shí)，就是不知道什么意思，但是對(duì)于直流領(lǐng)域?qū)I(yè)人士來說就像是“大米飯放一個(gè)星期會(huì)餿掉”一樣的生活常識(shí)。這樣的一種“沒有問題也要制造問題”的工程規(guī)劃安排，是怎么被號(hào)稱技術(shù)實(shí)力“世界最強(qiáng)”的電網(wǎng)企業(yè)給執(zhí)行到底的，為什么不能稍微多花點(diǎn)錢繞開這個(gè)問題，圈內(nèi)爭(zhēng)議10多年了，不是我們今天討論的對(duì)象。就說后果，那個(gè)原計(jì)劃只是用來“錦上添花”，搭便車被送出的一點(diǎn)“新能源”怎么又躺槍成了特高壓直流的“背鍋俠”了呢?
據(jù)測(cè)算，單臺(tái)機(jī)組改造費(fèi)用約為4-7萬元，對(duì)全國(guó)存量風(fēng)電機(jī)組的改造費(fèi)用約為50-80億元，且1MW及以下老舊機(jī)組不具備改造條件;改造期間的電量損失也是天文數(shù)字。誰犯的錯(cuò)誤，誰付出代價(jià)解決難道不是社會(huì)共同價(jià)值觀么?為什么要新能源來背?
即使不去討論誰付出代價(jià)的問題，就談技術(shù)上的亡羊補(bǔ)牢，某些單位提出的技術(shù)指標(biāo)也嚴(yán)重缺乏嚴(yán)肅性：新能源電源需要耐受1.3倍的額定電壓，至于必須耐受的時(shí)長(zhǎng)幾乎每個(gè)季度都要提出新的指標(biāo)，越來越長(zhǎng)，已經(jīng)向秒級(jí)邁進(jìn)了，拍腦袋的痕跡極為明顯。然而，還是細(xì)節(jié)里的魔鬼，這么高的持續(xù)工頻電壓，在我國(guó)普遍沒那么高磁通冗余度的中低壓箱變面前，先不說是不是首先就會(huì)點(diǎn)爆一批，就說大幅攀升的涌流帶來的非線性電感效應(yīng)，也足以讓后面的新能源設(shè)備根本看不到1.3倍的額定電壓了。想當(dāng)然地把750kV的電壓動(dòng)態(tài)當(dāng)作690V的普遍現(xiàn)象，這樣的“嚴(yán)謹(jǐn)”工作態(tài)度實(shí)在讓人大跌眼鏡。
??? 小結(jié)
修訂草案中，似是而非的地方還有很多，例如要求風(fēng)電機(jī)組具有幾乎等同于“同步調(diào)相機(jī)”的無功支持能力(請(qǐng)一視同仁按此要求改造所有電源)，要求有遠(yuǎn)超火電機(jī)組的無功響應(yīng)速度，還要能解決“次同步諧波”問題，雖然這個(gè)“次同步諧波”問題是不是個(gè)真命題學(xué)術(shù)界都沒個(gè)一致意見，通用解決方案更不知道什么時(shí)候才能有眉目，也許永遠(yuǎn)不會(huì)有——但是也要寫進(jìn)“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”當(dāng)中去強(qiáng)制要裝(再一次的，直流線路在歷史上可是次同步震蕩事故最主要的來源之一，近來在我國(guó)某“新能源重要送出直流通道”周邊也發(fā)生了這樣的事故，為什么都和他有關(guān)系呢?)。
如果修訂標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)就是把新能源一把掐死，畢竟在至今很多人眼里新能源都是個(gè)“惹麻煩的孩子”，也許這些似是而非，包藏殺機(jī)的要求還能讓人理解其動(dòng)機(jī)。可是這個(gè)目的誰都知道是和習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中提出的“加快生態(tài)文明體制改革，推進(jìn)綠色發(fā)展”的理念是背道而馳的?？紤]到前述這幾個(gè)“鍋”或遠(yuǎn)或近地都和近年來嚴(yán)重爭(zhēng)議的特高壓直流工程有聯(lián)系，就不能不讓人產(chǎn)生其他的理解。
特高壓從提出伊始就充滿爭(zhēng)議，但有關(guān)方面排除爭(zhēng)議大干快上，同時(shí)提出并炒作了“特高壓是三北地區(qū)新能源送出的靈丹妙藥”這樣一個(gè)貌似合理的預(yù)期。然而西北、東北地區(qū)新建的特高壓直流線路，由于規(guī)劃初期無視當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)客觀實(shí)際削足適履，盲注追求“特”“大”“高”，建成至今在解決當(dāng)?shù)匦履茉聪{問題上幾無亮點(diǎn)，反而造成一系列電網(wǎng)穩(wěn)定問題。幾百億投資的工程，建成多年以來無法在設(shè)計(jì)功率下穩(wěn)定運(yùn)行，只能降容。反過來為了解決這些“人造”問題，又強(qiáng)行要求新能源電源付出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)代價(jià)做技術(shù)改造，對(duì)其發(fā)展做出種種限制，以補(bǔ)救和掩蓋這些線路和電網(wǎng)的技術(shù)困境。某些言論甚至直言“新能源電源的技術(shù)缺陷造成了特高壓的運(yùn)行問題”，完全倒因?yàn)楣?br />
在宣傳要大干快上這些巨額投資工程的時(shí)候，打出的都是“幫助新能源送出”的綠色低碳旗幟，怎么建成之后就變成了“新能源阻礙了系統(tǒng)運(yùn)行”了呢。如此巨額投入，不能如承諾的一般“幫助新能源送出”，已經(jīng)應(yīng)該有人為此承擔(dān)責(zé)任，至于倒打一耙的制造輿論將責(zé)任推到本應(yīng)服務(wù)的對(duì)象身上，則更是全無職業(yè)精神和基本操守，并且是對(duì)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型長(zhǎng)期戰(zhàn)略的反動(dòng)。
當(dāng)然，一些宣傳上仍然堅(jiān)稱這些工程送出了大量的清潔電力，以至于行業(yè)內(nèi)很多上市企業(yè)都不得不面對(duì)外行的投資者這樣令人哭笑不得的問題：“你們生產(chǎn)的清潔電力有多少依靠XX特高壓線路送到XX電網(wǎng)?”以彌漫空間的電磁場(chǎng)形態(tài)傳輸流動(dòng)的電能量，是如何統(tǒng)計(jì)出“什么樣的電廠出來的能量有多少比例走了某條線路”這樣言之鑿鑿的數(shù)字的，人類的物理學(xué)電磁學(xué)是肯定無法解釋的。正如你無法說出我國(guó)岸邊的海水和亞馬遜河注入大西洋的水有什么一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，更加無法說出亞馬遜河水是通過哪個(gè)海峽流到上海的。“A省電網(wǎng)通過某條線路向B省電網(wǎng)送出某電源XXX電量”這樣的說法絕大部分情況下沒有任何物理意義。只有市場(chǎng)化條件下雙邊約束性發(fā)用電合同才能讓這樣的說法具有財(cái)務(wù)上的意義，而這樣的電力市場(chǎng)在我國(guó)還是將來時(shí)。至于宣傳這樣的“偽命題”究竟是為了什么，自然只有炮制這些偽命題的人心中清楚。
這一連串的鍋，新能源不能背，也不可能背得起;這些看似“幫助”新能源的大型基建工程，還是“不看廣告，看療效”比較好，尤其是“療效”幾乎全靠“偽命題”宣傳，“副作用”卻直接要命的情況下。
發(fā)展新能源已經(jīng)成為全球各主要國(guó)家應(yīng)對(duì)環(huán)境氣候變化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的普遍共識(shí)，更是我國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳綠色發(fā)展理念的重要內(nèi)容。近年來，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，成本大幅下降，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益逐漸凸顯，但作為成長(zhǎng)中的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，仍需要健康的環(huán)境和有力的支持，才能進(jìn)一步降本增效，成為主流能源。這種情況下，將一些無用的技術(shù)要求納入標(biāo)準(zhǔn)并強(qiáng)制執(zhí)行，無疑是在扼殺來之不易的新能源產(chǎn)業(yè)。這從來就不是一場(chǎng)簡(jiǎn)單的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)。
原標(biāo)題：秦海巖：不要讓并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)殺死新能源產(chǎn)業(yè)
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