攻克西部可再生能源外送与并网关键技术

——专访中国工程院院士潘垣

我国西部地区新能源和可再生能源资源丰富，开发潜力巨大。实现新能源和可再生能源大规模开发的主要途径是发电，而如何将电大规模输送到中东部负荷中心，一直是学术界研究讨论的重要课题。近年，潘垣院士和他的课题组致力于西部大规模可再生能源电力外送与并网关键技术问题研究。在第三届中国电力发展和技术创新院士论坛上，潘垣向记者讲述了他对这个问题的思路和想法。

《国家电网》：开发西部的可再生能源，需要攻克什么技术问题？

潘垣：在回答这个问题之前，我们首先明确，中国的能源资源问题不能脱离中国的实际。不同国家、不同地区的地理条件和资源分布都不一样，不能完全生搬硬套外国模式。中国的具体情况是煤炭、水电、风电和光伏发电资源比较丰富，特别是西部地区的风能、太阳能资源非常丰富，比如青藏高原海拔4000米的地方，空气稀薄，阳光散射少，光伏发电资源富集。但是，我国的这些资源富集区距离中东部负荷中心的距离都在2000公里以上。而西部地区的电网比较薄弱，若要在西部建设(002302,股吧)像东部一样坚强的电网，需要大量的成本。所以，怎样把西部富余的电能输送到中东部地区，是需要攻克的关键技术。

《国家电网》：可再生能源电力远距离输送会遇到什么挑战？

潘垣：基本上有两个挑战。首先，跟煤电、燃气发电等一次能源特性有关。远距离输电，如果送端的可再生能源电力比较多，那么输电线路功率波动是必然的，线路的利用率就会降低。其次，风电设备和火电设备、水电设备在动态特性上的区别引起的一个大的挑战，也就是惯性问题。风机的惯性小，而直流输电惯性也小，这就导致送端的运行稳定难以保障。

解决这两个问题，我们可以采取下面的办法：第一，让西部的可再生能源就地组成孤网；第二，输送电力的波动性问题到受端再解决。

《国家电网》：按照您的设想，需要怎样的电网？

潘垣：如此长距离的输送必须采用特高压直流输电方式。有了特高压直流输电工程，就能让西部的可再生能源“像搞批发一样”送到强大的“三华”同步电网来。电能送到中东部地区，也并不是马上并网，而是像刘振亚总经理所说的分层次并网。打个比方，批发进来一批货物，再把这些货物分到几个零售点去销售，也就是分别并入电网。

特别是发电还可以和计划建设的抽水蓄内电站形成“合力”。西部的风能一般晚上出力较大，抽水蓄能电站晚上可以利用这部分电能抽水储能，白天既然可以发电调峰，也可以发电出售。这样既解决了弃风问题，又提高经济性。

《国家电网》：如何解决西部可再生能源外送电力波动的问题？

潘垣：风力发电、光伏发电出力相关性随时间尺度和地理范围变化特点的研究显示，风力发电与光伏发电的日互补性很强，月互补性更强。如果光伏发电和风电结合在一起，即“风光打捆”，那满负荷输电时间肯定超过4000小时/年，这就跟水电差不多，经济性没有问题。我认为应建设大规模、集约化的可再生能源基地，而且风场、光场的网都要模块化、标准化、智能化发展，网与网之间可以采用技术进行分隔，防止出现问题。在集中的变电站，加入一些强惯性脉冲发电机，在很宽的幅度范围内，可以保证风电电压稳定、频率稳定。

《国家电网》：您对目前的西部可再生能源发电研究有什么建议？

潘垣：第一，我们应该研究西部可再生能源总体出力的波动特性，在此基础上优化风光布局与比例，减少可再生能源开发的盲目性；第二，要强化西部电网，为跨省风电、光伏发电的自补、互补提供平台；第三，开展增强送端惯性、传统直流输送可再生能源电力的研究和示范。