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西班牙風電發展的經驗與啟示

（研究單位：國網能源研究院）

西班牙是世界上風電發展最快的國家之一，近年來通過采取一系列協調有力的措施，在促進風電大規模發展的同時，保障了電網的安全穩定運行。我國目前正處于風電迅猛發展階段，西班牙在風電發展方面的一些做法和經驗對于促進我國風電與電網協調發展具有積極的借鑒意義。

一、西班牙風電發展及電力系統概況

西班牙電網屬于歐洲同步電網（UCTE）的一部分，2009年全國發電裝機9850萬千瓦，發電量2669億千瓦時，與法國、葡萄牙和摩洛哥通過6條400千伏輸電線路互聯。

西班牙擁有十分豐富的風能資源，據西班牙風能協會（AEE）最新統計，截至2009年底，該國風電裝機容量達1826萬千瓦，占總裝機容量的18.5%。并網風電場已超過500個。2001～2009年，風電裝機容量年均增長23.4%，占裝機總量的比重提高了12.4個百分點（如圖1所示）。

圖1 2001～2009年西班牙風電裝機容量及所占比重

2009年，西班牙風力發電量為358億千瓦時，占全國總發電量的12.5%，較2001年提高了9.6個百分點。2001～2009年，風力發電量年均增長23.2%（如圖2所示）。2009年12月8日3時59分，瞬時風電出力達到全國電力負荷的53.7%；當日風力發電量高達2.52億千瓦時，占當日全國電力消費量的44.9%；當月風電比例也高達22.7%，首次超過核電（19.5%）。

圖2 2001～2009年西班牙風力發電量及所占比重

西班牙電網公司（REE）研究表明，西班牙可接入電網的陸地風電裝機容量上限為4100萬千瓦。西班牙未來風電發展的重點是海上風電。

西班牙電網以400千伏和220千伏為骨干網架，已形成全國聯網，并與法國等歐洲四國實現互聯。截至2009年底，伊比利亞半島輸電線路回路長度為35074公里，其中400千伏線路18026公里，220千伏及以下線路17048公里，變電容量66259兆伏安。400千伏線路主要分布在北部、中部和東部，基本與大型風電場布局相適應（如圖3所示，紅線、綠線分別表示400千伏和220千伏輸電線路）。西班牙目前主要通過5條400千伏輸電線路（2個雙回路、3個單回路）與法國和葡萄牙互聯，另有若干220千伏聯網線路、1條400千伏海底電纜與摩洛哥互聯。

圖3 西班牙風電場分布與高壓輸電線路圖

二、西班牙促進風電與電網協調發展的舉措

為了促進風電規模化發展，保障電網安全穩定運行，近年來西班牙從風電規劃、電源結構優化、電網建設、新技術應用、調度管理等方面采取了一系列措施，在風電比重不斷提高的情況下，避免了重大電網事故的發生，電網可靠性保持在較高水平。

（一）采用風電溢價機制調動風電企業和電網企業的積極性

西班牙1997年實施的《電力法》規定，風電場上網電價可以在固定電價和溢價兩種方式中選擇其一，每年有一次選擇權。固定電價方式：風電電價水平固定，為電力平均參考銷售電價的90%，電網企業須按此價格水平收購風電，超過平均上網價格部分由國家補貼；溢價方式：風電企業需按照電力市場競爭規則與其他電力一樣競價上網，但政府額外為上網風電提供溢價（補貼電價），因此電價水平為“溢價+電力市場競價”，風電溢價為平均參考銷售電價的50%。西班牙鼓勵風電場參與電力市場競爭，2005之后，由于全球能源價格的上漲，西班牙的電力銷售電價和電力上網價格也持續上漲，90%以上的風電企業選擇溢價方式。由于支付給風電和其他電力的上網電價相同，電網企業也不會因為風電大規模上網而承擔額外的成本。

（二）嚴格落實風電發展規劃

西班牙風電發展規劃目標明確，且得到了嚴格執行。2005年，西班牙政府批準了《可再生能源規劃》，確定2010年風電發展目標為裝機容量2016萬千瓦，發電量455億千瓦時。按照2009年11月公布的風電投產計劃表，2010～2013年每年新投產風電裝機容量為170萬千瓦。實際情況與規劃目標非常接近。

（三）大力發展調峰性能良好、運行靈活的機組

風力發電的隨機性和間歇性特點，決定了電力系統必須具備較好的調峰能力。為了適應風電裝機規模和發電量不斷提高的需要，西班牙近年來大力發展具有深度調峰能力的燃氣機組、油氣混合燃料機組，積極推動抽水蓄能機組建設。截至2009年底，具備良好調峰性能的裝機達3497萬千瓦，占總裝機容量的35.5%，有效提升了電力系統的調峰能力。

西班牙電力系統備用容量大，發電裝機容量與最大用電負荷之比一直處于較高水平，發電設備利用小時數相對偏低。2009年，西班牙總裝機容量與最大用電負荷比值為2.2:1，在世界主要國家中是最高的。特別是在風電大規模發展和優先調度的情況下，其他常規機組配合風電出力，設備利用率明顯下降。2001～2009年，西班牙發電設備平均利用小時數從4205小時下降至2915小時，減少了1290小時。其中，火電和核電的設備利用小時數總體呈顯著下降趨勢，而風力發電設備利用小時數保持在1900～2000小時（如圖4所示）。

圖4 2001～2009年西班牙發電設備利用小時數

（四）建立風電功率預測考核機制，應用先進風力預測技術

風力發電受來風情況的影響很大，具備精確的風電功率預測能力，是電網接納大規模風電的必要條件。西班牙電力法規定，風電場必須對其發電量做出預測，并上報電網公司。當預測與實際所發電力相差超過20%時，風電場要向電網公司繳納罰款，相差越大則罰款數目也越大。在相關風電上網政策的推動下，西班牙在風資源短期預測、風機出力短期預測等領域開展了大量研究，加強歷史數據積累，不斷完善風電功率預測模型，預測精度明顯提升。目前，已經能夠將48小時內的預測誤差控制在30%以內（平均誤差不超過20%）、24小時內的預測誤差控制在15%以內（平均誤差不超過10%），在該領域處于世界領先地位。短期風電功率預測技術已在西班牙風電場和電力系統調度中心得到廣泛應用，為大規模風電并網提供了有力支撐。

（五）制定嚴格的風電并網標準，促進風電技術進步

西班牙對風電入網不是無條件的寬松和支持，而是充分考慮電網穩定運行對風電的要求，研究制定了嚴格的風電并網技術標準并強制執行，促使風機制造企業提高技術能力，確保電網在風電大規模接入后保持安全穩定運行。西班牙的風電并網技術標準不僅要求新裝風機采用新技術和新控制系統，同時要求風電場必須為老舊風機更換新的控制系統，以滿足并網技術要求從而保證風電場繼續獲得收益。相關標準的施行，有效促進了風機制造企業的技術進步，尤其是顯著提高了風機控制系統的技術水平，提高了電網對并網風機的管控能力。

（六）加強骨干網架建設和跨國聯網，提高電網輸送能力

西班牙風能資源主要集中在北部和南部的沿海區域，風電場也是以成片開發的大中規模電場為主，但其電力負荷區域主要集中在中部的馬德里和東部的巴塞羅那地區，大量風電需要跨地區輸送。近年來，西班牙在電網建設方面主要以400千伏骨干網架為主。2005～2009年，新增400千伏輸電線路1180公里，占新增線路的69.6%，變電容量累計增長21.9%。按照規劃，2010年和2016年西班牙風電裝機將分別達到2000萬千瓦和3000萬千瓦，并網規模將進一步擴大。為此，西班牙計劃繼續加大高電壓等級輸電網的建設力度，2009～2013年五年內投資40億歐元用于電網建設，并發布了2016年電網規劃方案（如圖5所示）。

圖5 2016年西班牙電網規劃圖

在加強國內電網建設的同時，西班牙還計劃進一步加強與法國、葡萄牙等周邊國家的聯網建設。2008年，REE與法國電網公司（RTE）簽署了合作協議，計劃在2012年前新建一條西班牙與法國互聯的400千伏同塔雙回輸電線路，最大輸送功率為216萬千瓦，以加強與歐洲大陸電網的聯系，實現更大規模的風電送出和消納。

（七）成立可再生能源電力控制中心，加強風電實時集中監控力度

為了實現最大程度吸納風電的同時，確保電力系統的安全穩定運行，2006年6月REE成立了世界上第一個可再生能源電力控制中心（CECRE）。CECRE是國家電力調度控制中心（CECOEL）的下屬運行部門，專門負責對全國可再生能源發電進行調度控制。西班牙法律要求風力發電公司必須成立實時控制中心，所有裝機容量在1萬千瓦以上的風電場的實時控制中心必須與CECRE直接互聯。這些控制中心負責每12秒向CECRE上報有功功率、無功功率、電壓、溫度、風速等風電場運行數據，并根據CECRE的調度指令，調節風電出力，在15分鐘內達到相關要求。為了維持系統穩定，在某些特定情況下，有權切除部分風電或要求風電場降出力運行，如2008年11月2日負荷很小從而不得不限制風電出力。CECRE的成立及成功運行，極大地提高了電網公司對風電的實時監控能力，有效降低了瞬時風電波動對電網的影響，確保了西班牙電網的安全運行。

三、啟示

（一）對風電的接納能力是由包括電源、電網、用戶構成的整個電力系統的結構和特性決定的，電網是其中一個重要環節，電源結構和調峰能力是影響風電并網和消納的關鍵因素。風電的大規模并網需要系統具備相應的調峰、調頻能力，需要其他電源的配合和協調。西班牙電力系統后備電源充足，在風電快速發展過程中，大批燃氣發電、水電等調峰性能良好、運行靈活的電源是支撐風電迅猛發展和保持電網安全穩定運行的重要基礎。這些常規電源為風電提供了配合和支撐，同時也“犧牲”了設備利用率。

（二）制定合理的發展規劃并嚴格遵照執行是風電產業健康發展的重要前提。西班牙在歐盟總體目標的框架下制定了本國風電中長期發展規劃，明確了每年的裝機增長量，并且嚴格按照規劃落實建設項目和配套工程，保障了風電與電網的協調發展。

（三）加強骨干網架建設是促進風電大規模開發及消納的重要保障。互聯電網是風電大規模開發和遠距離輸送的物理載體。西班牙近年來加快400千伏骨干網架及跨國互聯線路建設，實施大型風電場送出工程，促進了風電的跨區乃至跨國消納。

（四）嚴格的并網標準和運行考核機制對保障電網安全穩定運行發揮了重要作用。西班牙通過制定并強制執行嚴格的并網標準，加強對風電場的運行監控和調度管理，建立風電功率預測考核機制，推動短期風電功率預測等新技術應用，有效保障了廠（場）網協調和電網安全。