北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展環(huán)境及柔性優(yōu)化策略研究

　　北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀與特點

　　（一）北京市風(fēng)電裝機(jī)及風(fēng)電場概況自2011年發(fā)布《北京市“十二五”時期新能源和可再生能源發(fā)展規(guī)劃》以來，北京市一直大力發(fā)展新能源與可再生能源。近年來北京市累計風(fēng)電裝機(jī)的數(shù)據(jù)如表1.

　　北京市風(fēng)電場數(shù)量少。鹿鳴山官廳風(fēng)電場是北京最具代表性的風(fēng)電場，目前與北京電網(wǎng)并網(wǎng)運行，位于延慶縣西北端官廳水庫兩岸，在lom高度年平均風(fēng)速為5m/s;在70m的高度年平均風(fēng)速為7.llm/s，平均風(fēng)功率密度約為422 W/m2。國家能源局“十二五”第二批風(fēng)電項目核準(zhǔn)計劃中擬核準(zhǔn)的鹿鳴山官廳風(fēng)電場三期項目，目前已經(jīng)相繼完成風(fēng)電機(jī)組主機(jī)、輔機(jī)、塔筒吊裝施工招標(biāo)以及工程項目管理招標(biāo)。除鹿鳴山官廳風(fēng)電場外，其他幾座風(fēng)電場一般只做示范或政府項目用，如位于延慶縣的八達(dá)嶺風(fēng)力發(fā)電實驗站以及在2014年6月啟動建設(shè)的位于昌平區(qū)的大唐昌平青灰?guī)X風(fēng)光發(fā)電示范項目。

　　（二）北京倡導(dǎo)風(fēng)電等綠色能源具示范作用

　　北京是國際型大都市，每年需消耗大量能源以滿足巨大的城市需求。隨著能源供應(yīng)的日益緊張以及對低碳生活理念的倡導(dǎo)，大力推廣應(yīng)用綠色電力將有利于首都的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)國家風(fēng)電政策導(dǎo)向，北京市出臺了相應(yīng)的配套政策，如《北京市能源發(fā)展及節(jié)能規(guī)劃》、《北京市節(jié)能監(jiān)察辦法》、《加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型城市行動計劃》等。作為首都，北京有責(zé)任有義務(wù)根據(jù)國家的方針政策，挑起能源改革的重?fù)?dān)，改善當(dāng)前的用電結(jié)構(gòu)，逐步增加可再生能源發(fā)電比例，并以其具有標(biāo)志性、示范性、導(dǎo)向性、形象性的首都效應(yīng)，引領(lǐng)全國綠色能源發(fā)展。

　　（三）風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈延伸至外省，自身主要定位于研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)

　　風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及研發(fā)設(shè)計、風(fēng)電設(shè)備制造、風(fēng)電場開發(fā)建設(shè)、風(fēng)電電網(wǎng)接入以及相關(guān)服務(wù)等。依附大城市功能定位的優(yōu)勢，北京主要側(cè)重于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中的研發(fā)設(shè)計環(huán)節(jié)，每年邀請國內(nèi)外風(fēng)電行業(yè)專家和學(xué)者在京舉辦技術(shù)交流會、展覽會等，大力推動了全國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　此外，憑借第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，北京地區(qū)的物流、保險、金融等服務(wù)業(yè)相對發(fā)達(dá)，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈需要的相關(guān)服務(wù)提供了有力支持。同時，北京優(yōu)良的市場和人力貪源也吸引了眾多大型風(fēng)電企業(yè)落戶，加國電聯(lián)合動力·金風(fēng)科技、華銳風(fēng)電、中廣核風(fēng)電有限公司等。大企業(yè)的紛紛落戶加速了北京地區(qū)風(fēng)電市場資源的流轉(zhuǎn)，使得北京逐漸具備了發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中高端產(chǎn)業(yè)的環(huán)境優(yōu)勢。

　　影響北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的環(huán)境因素分析

　　北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈已初具規(guī)模，要優(yōu)化配置風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈柔性，必須首先識別影響北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的環(huán)境因素，然后再針對這些因素構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈柔性的優(yōu)化配置模式，從而形成應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境問題時的解決思路，提出解決方案并做好相應(yīng)準(zhǔn)備，實現(xiàn)北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈健康穩(wěn)定發(fā)展。

　　（一）資源開發(fā)因素

　　北京地區(qū)自身風(fēng)能資源并不豐富，開發(fā)潛力有限。北京地處平原，屬于風(fēng)能資源一般區(qū)域，其風(fēng)向有明顯的季節(jié)性變化，且風(fēng)速受地理環(huán)境的影響較大，城區(qū)、谷地、盆地年平均風(fēng)速較小，山區(qū)和風(fēng)口處風(fēng)速較大；北京地區(qū)僅有三個主要風(fēng)口，分別位于延慶縣康莊地區(qū)、密云縣古北口地區(qū)以及永定河兩岸，形成三條風(fēng)帶，風(fēng)帶內(nèi)年平均風(fēng)速大于3m/s，最大風(fēng)速約在20m/s一23m/s之間。總體醫(yī)乏的風(fēng)能資源導(dǎo)致北京地區(qū)風(fēng)電開發(fā)潛力不足，風(fēng)電場建設(shè)和長遠(yuǎn)發(fā)展受到極大限制。

　　（二）電網(wǎng)建設(shè)因素

　　北京地區(qū)電網(wǎng)基礎(chǔ)條件對風(fēng)電接入構(gòu)成限制。從區(qū)域分布來看，北京風(fēng)電的發(fā)展主要集中在延慶地區(qū)，大容量風(fēng)電進(jìn)入延慶電網(wǎng)后，由于當(dāng)?shù)夭荒芡耆{，要向北京主網(wǎng)架推送。然而，延慶電網(wǎng)卻是典型的受電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，物質(zhì)基礎(chǔ)薄弱，如被迫轉(zhuǎn)為送電電網(wǎng)，則需改變本地區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及與北京主網(wǎng)架的聯(lián)絡(luò)能力，使其盡快具備大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)的條件，提升電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力。

　　另外，北京有不少變電站和輸電線路已運行超過20年，為了保障電網(wǎng)的安全運行，需要盡快改造升級。但北京地區(qū)土地資源日益緊張，變電站站址和線路走廊資源十分有限，偏高的工程造價使得針對開發(fā)風(fēng)電的電網(wǎng)項目啟動難度大、收益率低，新增風(fēng)電供電能力的經(jīng)濟(jì)性也受到限制。

　　（三）調(diào)控技術(shù)因素

　　風(fēng)電并網(wǎng)加大了電網(wǎng)調(diào)控的難度。一方面，北京電網(wǎng)的負(fù)荷呈日峰谷差大、年波動大、尖峰負(fù)荷持續(xù)時間短等特點，給電網(wǎng)調(diào)峰帶來困難；另一方面，由于北京地區(qū)裝機(jī)基本上都是供熱機(jī)組，使得電源的調(diào)峰能力小，兩者之間形成了很大矛盾。不僅如此，北京電網(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)目前正在發(fā)生改變，風(fēng)電機(jī)組、太陽能發(fā)電裝置、燃?xì)夤釞C(jī)組、“三聯(lián)供”等電源快速發(fā)展且對電網(wǎng)運行的影響日益明顯。風(fēng)電的間歇性、不穩(wěn)定性特點對北京電網(wǎng)提出了更高的技術(shù)要求，如有功功率和無功功率的要求、并網(wǎng)電壓的要求、繼電保護(hù)的要求、低電壓穿越的要求和電能質(zhì)量的要求等，這使電網(wǎng)面臨嚴(yán)峻的安全運行考驗，加大了電網(wǎng)調(diào)控的難度。此外，北京電網(wǎng)為非獨立控制區(qū)，電力平衡在京津唐電網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一安排。在冬季，特別是夜間，風(fēng)力大而電網(wǎng)負(fù)荷處于低谷時段，華北地區(qū)富余風(fēng)電出力會大量輸送到京津唐電網(wǎng)消納，從而導(dǎo)致北京本地風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)受到一定限制。

　　（四）市場競爭因素

　　較之風(fēng)電，其他一些清潔發(fā)電項目更具競爭潛力。北京地區(qū)受到環(huán)保壓力相繼關(guān)停淘汰了百萬千瓦小火電機(jī)組，火電發(fā)展受到限制。目前，北京電網(wǎng)的外受電比例高達(dá)70％以上，因此，充分開發(fā)本地資源、大力推廣可再生能源和能源綜合利用已是大勢所趨。由于北京市的生物質(zhì)、太陽能、燃?xì)獾瓤稍偕蚯鍧嵞茉促Y源較之風(fēng)能資源更加

豐富、來源更有保證，北京市開發(fā)生物質(zhì)、太陽能以及燃?xì)赓Y源初具發(fā)展?jié)摿Α那鍧嵞茉撮_發(fā)力度看，北京市發(fā)展燃?xì)獍l(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電較之風(fēng)力發(fā)電的力度更大，燃?xì)夂蜕镔|(zhì)發(fā)電勢必會對風(fēng)電發(fā)展產(chǎn)生一定的替代效應(yīng)并帶夾競爭壓力。

　　（五）政策支持因素

　　北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策尚未健全。北京市風(fēng)電起步較晚，需要政府大力扶持，因此政府出臺的相關(guān)配套政策以及明確的專項規(guī)劃會對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r產(chǎn)生顯著影響。然而，有關(guān)風(fēng)電發(fā)展的很多方面目前尚沒有配套政策，如大型風(fēng)電機(jī)組成套裝備的標(biāo)準(zhǔn)如何制定，風(fēng)電場設(shè)建與電網(wǎng)建設(shè)如何協(xié)調(diào)，風(fēng)電場項目立項審批階段電網(wǎng)企業(yè)如何參與，用以風(fēng)能電源接入的電網(wǎng)建設(shè)費用如何承擔(dān)，電網(wǎng)配套接入設(shè)備的投資如何回收，以及風(fēng)能電源的并網(wǎng)準(zhǔn)入條件，風(fēng)能電源的并網(wǎng)調(diào)度管理等。這些標(biāo)準(zhǔn)、運行管理辦法及其配套政策尚在探索研究，亞待盡快出臺并有效實施。

　　柔性優(yōu)化配置模式與策略研究

　　基于上述影響北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的環(huán)境因素分析，同時考慮風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，可進(jìn)一步構(gòu)建北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈柔性優(yōu)化配置模式，如圖1。該模型提出了北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈在多種環(huán)境因素影響下的柔性優(yōu)化模式和策略，并具體分析如下。

　　（一）探索風(fēng)電發(fā)展新模式

　　北京風(fēng)能資源相對匾乏，應(yīng)探索對風(fēng)電發(fā)展模式的創(chuàng)新。結(jié)合北京風(fēng)能資源特點，可以轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，積極探索分布式發(fā)電與分散式發(fā)電的風(fēng)能利用形式，以擺脫風(fēng)能資源不足的限制石分布式發(fā)電主要在用戶側(cè)并網(wǎng)，電壓較低、容量較小，適合采用中小型風(fēng)電機(jī)組；而分散式發(fā)電采用的風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量較大，能解決北京局部地區(qū)用電問題，避免遠(yuǎn)距離送電，且由于總?cè)萘枯^小，對電網(wǎng)影響也較小。此外，北京還可嘗試將分散式風(fēng)力發(fā)電與光電、小水電互補(bǔ)并配以儲能，建成微網(wǎng)系統(tǒng)。

　　（二）改善電網(wǎng)建設(shè)加大風(fēng)電比例

　　由于北京市風(fēng)能資源有限，單純靠本地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電很難滿足自身發(fā)展需要，所以可以考慮從外省購久風(fēng)電。位于北京周邊的內(nèi)蒙古、河北、山西等省（自治區(qū)）擁有豐富的風(fēng)電資源，年發(fā)電量也非常可觀。較多地購入這些省份的風(fēng)電，不僅可以促進(jìn)北京地區(qū)用電結(jié)構(gòu)的改善，還可帶動北京周邊風(fēng)能資源豐富省份風(fēng)電的發(fā)展，改善當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境狀況，從而也間接緩解北京地區(qū)霧霆、大氣污染等環(huán)境問題。因此，為促進(jìn)對風(fēng)電的規(guī)模開發(fā)和高效利用，必須加快首都跨區(qū)輸電通道及受端跨區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)基礎(chǔ)條件的改善是大力發(fā)展風(fēng)電的重要前提。

　　（三）提高風(fēng)電并網(wǎng)能力

　　由于風(fēng)力發(fā)電具有間歇性特點，對北京地區(qū)電網(wǎng)的風(fēng)電容納能力提出挑戰(zhàn)，需要北京地區(qū)電網(wǎng)加強(qiáng)自身建設(shè)，電容納能力提出挑戰(zhàn)，需要北京地區(qū)電網(wǎng)加強(qiáng)自身建設(shè)，化調(diào)度。同時，為確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行也需對大規(guī)模風(fēng)電上網(wǎng)的電能質(zhì)量有更高要求。在提高風(fēng)電并網(wǎng)能力時，可以考慮建立風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報體系，從而顯著提高風(fēng)電集中開發(fā)區(qū)域電網(wǎng)運行消納風(fēng)電的比例；建成北京周邊風(fēng)電基地配套外輸通道，從而解決風(fēng)電遠(yuǎn)距離輸送北京地區(qū)的消納問題；還可利用儲能技術(shù)，如抽水蓄能以輔助并網(wǎng)運行。

　　（四）加強(qiáng)風(fēng)電場安全運行管理

　　2011年，酒泉、張家口等地風(fēng)電機(jī)組因不具備低電壓穿越能力在系統(tǒng)電壓跌落時脫網(wǎng)，引起系列反應(yīng)，造成大規(guī)模脫網(wǎng)事故。國內(nèi)其他地方還有風(fēng)電機(jī)組燒毀、峰塔倒塌葉片材料不合格成批更換報廢等現(xiàn)象發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量是風(fēng)電質(zhì)量的重要方面，但也有不少質(zhì)量問題并非緣自風(fēng)電機(jī)組本身，而是由于安裝和運行維護(hù)過程中存在的管理缺陷。因此，北京地區(qū)必須高度重視已建風(fēng)電場的安全運行管理問題，嚴(yán)格執(zhí)行國家出臺的一系列規(guī)范風(fēng)電開發(fā)建設(shè)的管理辦法，在風(fēng)電設(shè)備、風(fēng)電場建設(shè)、風(fēng)電場管理、電網(wǎng)接入以及運行安全監(jiān)管等方面嚴(yán)格把控。，強(qiáng)風(fēng)電場的安全運行管理。

　　（五）把握風(fēng)電和清潔能源政策動向

　　北京風(fēng)龜行業(yè)起步較晚，目前發(fā)展仍然需要當(dāng)?shù)卣蛧艺叩耐苿印Ｔ谛袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，2011年，國家能源局相繼批準(zhǔn)發(fā)布了《大型風(fēng)電場并網(wǎng)設(shè)計技術(shù)規(guī)范》、《風(fēng)電機(jī)組振動狀態(tài)監(jiān)測導(dǎo)則》等18項能源行業(yè)風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)，涉及風(fēng)電并網(wǎng)、風(fēng)電場運行維護(hù)管理、風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計、風(fēng)力機(jī)械設(shè)備、風(fēng)電電氣設(shè)備，覆蓋了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分：而風(fēng)能資源測量評價和預(yù)報、風(fēng)電場施工與安裝的標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，不久也將出臺。屆時，一套全面完整的風(fēng)由標(biāo)準(zhǔn)休系將在我國首次確立。在國家標(biāo)準(zhǔn)方面，關(guān)于并網(wǎng)機(jī)組的國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布40項，尚有26項正在編制中。在緊跟國家政策的同時，北京風(fēng)電行業(yè)還要能夠預(yù)判國家政策動向，準(zhǔn)確把握未來國家清潔能源政策的發(fā)展趨勢，提前做好相關(guān)準(zhǔn)備工作；風(fēng)電相關(guān)企業(yè)也要加強(qiáng)自身對新機(jī)制的認(rèn)識與學(xué)習(xí)能力，提高自身的應(yīng)變能力和轉(zhuǎn)型能力。

　　（六）規(guī)范風(fēng)電行業(yè)發(fā)展

　　在風(fēng)電公共技術(shù)研發(fā)及測試方面，我國公共技術(shù)服務(wù)平臺還不完善，尚未掌握大型風(fēng)電機(jī)組測試關(guān)鍵技術(shù)，且缺少先進(jìn)完備的公共測試系統(tǒng)，也沒有完善的測試標(biāo)準(zhǔn)體系，與國外先進(jìn)國家的差距仍然較大。雖然國內(nèi)部分風(fēng)電企業(yè)建設(shè)有風(fēng)電測試平臺，但是功能相對簡單，不具備公共性和獨立性，難以提供高質(zhì)量的第三方服務(wù)。北京地區(qū)具有全國領(lǐng)先的區(qū)位、資源、技術(shù)與研發(fā)優(yōu)勢，應(yīng)積極爭取承擔(dān)國家級風(fēng)電公共測試平臺和測試風(fēng)電場的建設(shè)工作，提供面向全國的風(fēng)力發(fā)電檢測、認(rèn)證和權(quán)威機(jī)構(gòu)評估服務(wù)。

　　（七）將風(fēng)電納入電力系統(tǒng)規(guī)劃

　　目前，北京周邊風(fēng)能資源豐富省份普遍存在風(fēng)電場棄風(fēng)、并網(wǎng)難、整體運行效率低等問題，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中處于邊緣地位。面向清潔能源的電力統(tǒng)一規(guī)劃功能的缺失使得風(fēng)電并網(wǎng)難的矛盾更加突出。為了充分發(fā)揮風(fēng)電的效益、提升北京地區(qū)消納風(fēng)能等清潔能源的比例，必須把風(fēng)電納入電力系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃：應(yīng)將風(fēng)電和其他電源、電網(wǎng)、蓄能及負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化配置，制定綜合規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展；研究火電、水電和風(fēng)電的打捆外送方案，以及抽水蓄能和天然氣調(diào)峰電源的配置；研究大規(guī)模風(fēng)電輸出功率預(yù)測和調(diào)度管理方案；研究間歇供電的適應(yīng)性問題；研究堅強(qiáng)智能電網(wǎng)對大規(guī)模風(fēng)電的輸送和消納等。

　　（八）發(fā)展培養(yǎng)風(fēng)電專業(yè)人才

　　專業(yè)及復(fù)合型人才數(shù)量及素質(zhì)是整個風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的基礎(chǔ)，對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈有著深層影響。目前，雖然國家對風(fēng)電行業(yè)扶持態(tài)度明確，風(fēng)電發(fā)展保持著高速增長態(tài)勢，但風(fēng)電領(lǐng)域的專業(yè)人才卻相當(dāng)匾乏。預(yù)計到2020年，風(fēng)電人才缺口將在40萬左右，其中高端人才缺口占比將高達(dá)40%.而目前國內(nèi)開設(shè)風(fēng)電專業(yè)的高校尚少，高校培養(yǎng)的相關(guān)人才僅為2000多人，即使加上每年其他各層次專業(yè)技能教育培養(yǎng)的風(fēng)電人才，也不超過5000人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足風(fēng)電發(fā)展的需要，實際經(jīng)驗豐富、技術(shù)水平高的專業(yè)材；更為缺乏。北京具有全國領(lǐng)先的教育資源，應(yīng)積極提供相關(guān)教育支持，增加培養(yǎng)風(fēng)電專業(yè)人才，尤其要大力培養(yǎng)自主設(shè)計研發(fā)人員和高技能人才，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供人才保證。

　　結(jié)論

　　發(fā)展風(fēng)電是北京綠色能源發(fā)展的重要內(nèi)容。要實現(xiàn)北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展，必須認(rèn)清北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展環(huán)境，識別影響風(fēng)電發(fā)展的資源開發(fā)、電網(wǎng)建設(shè)、調(diào)控技術(shù)、市場競爭和政策支持因素；進(jìn)而構(gòu)建北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈柔性優(yōu)化配置模式，提出北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈在多種環(huán)境因素影響下的柔性優(yōu)化配置路徑；通過探索風(fēng)電發(fā)展新模式、改善電網(wǎng)建設(shè)、加大風(fēng)電比例、提高并網(wǎng)能力、加強(qiáng)風(fēng)電場安全運行管理、把握清潔能源政策動向、規(guī)范行業(yè)發(fā)展等方式實現(xiàn)北京風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。