我國北方地區(qū)風(fēng)力資源豐富，同時風(fēng)電也是目前技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源類型。隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，一些問題也開始顯現(xiàn)，尤其是北方地區(qū)風(fēng)電限電，成為影響風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為解決風(fēng)電限電問題，應(yīng)大力發(fā)展壓縮空氣儲能、棄風(fēng)供熱等技術(shù)以突破我國北方地區(qū)風(fēng)電可持續(xù)發(fā)展瓶頸問題。
風(fēng)電瓶頸
2011年我國繼續(xù)保持全球風(fēng)電裝機(jī)容量第一的地位。至2011年年底，中國內(nèi)地有30個省、市、自治區(qū)全部建有風(fēng)電場，風(fēng)電累計裝機(jī)超過100萬千瓦的省份超過10個，其中超過200萬千瓦的省份9個。北方地區(qū)由于具有資源豐富、施工條件較好、可規(guī)模化開發(fā)等優(yōu)勢，一直是風(fēng)電開發(fā)企業(yè)重點開發(fā)區(qū)域，為我國新能源利用的主力戰(zhàn)場。但是隨著近年來北方地區(qū)大規(guī)模集中開發(fā)風(fēng)電，就地消納能力差，加之電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，進(jìn)入冬季頻繁發(fā)生棄風(fēng)現(xiàn)象，使得北方地區(qū)風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益打了折扣，同時帶來可再生資源的巨大浪費。
北方地區(qū)棄風(fēng)限電的原因主要有以下三個方面：一是電網(wǎng)接入能力未能滿足電源要求。由于我國部分地區(qū)電網(wǎng)輸電能力受限，電源建設(shè)超前于電網(wǎng)建設(shè)，使風(fēng)電機(jī)組無法接入或接入受限。二是北方地區(qū)供暖季供熱機(jī)組負(fù)荷壓縮風(fēng)電負(fù)荷。我國北方地區(qū)供暖期內(nèi)供熱機(jī)組采用“以熱定電”的調(diào)度模式，為滿足正常供熱負(fù)荷，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組一般要求增加電負(fù)荷。當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷沒有有效增長時，就會限制風(fēng)電負(fù)荷，造成棄風(fēng)限電。三是就地消納能力有限。部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)電源消納范圍內(nèi)負(fù)荷有限，遠(yuǎn)距離輸送不配套時，風(fēng)電負(fù)荷受限。
儲能技術(shù)
儲能方法可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型，其中物理儲能技術(shù)（包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能）采用水、空氣等作為儲能介質(zhì)，并且儲能介質(zhì)在存儲釋放過程中不發(fā)生物性變化。目前，抽水蓄能電站是目前廣泛使用的物理儲能技術(shù)，但北方地區(qū)受水資源分布、選址條件、大規(guī)模移民、建設(shè)周期長等條件的制約，可開發(fā)建設(shè)的地區(qū)和規(guī)模有限，無法滿足電網(wǎng)因風(fēng)電快速發(fā)展而快速增長的調(diào)峰需求。物理儲能中，壓縮空氣儲能適用的功率等級和技術(shù)成熟度高，是一種適合大規(guī)模、超大規(guī)模電力系統(tǒng)的電力儲能技術(shù)，目前已實現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用?；瘜W(xué)儲能包括鉛酸電池、鋰電池等利用化學(xué)元素作為儲能介質(zhì)，因儲存釋放過程中存在儲能介質(zhì)的二次污染，目前尚未達(dá)規(guī)模化、商業(yè)化程度。
因此，壓縮空氣儲能技術(shù)恰恰克服了抽水蓄能在應(yīng)用中的受限約束，其選址條件和建設(shè)環(huán)境要求相對簡單，建設(shè)周期短、系統(tǒng)靈活度高、調(diào)峰能力強(qiáng)，特別適用于我國北方風(fēng)能資源富集而水資源匱乏的地區(qū)。該技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決風(fēng)電限電這一限制我國北方地區(qū)風(fēng)電發(fā)展的瓶頸問題，是一種極具開發(fā)潛力的儲能技術(shù)。目前，美國、德國的壓縮空氣儲能電站已經(jīng)成功運營二、三十年，正在朝著大型化、自動化的方向發(fā)展，技術(shù)經(jīng)驗證已經(jīng)成熟穩(wěn)定。
另一種可實現(xiàn)商業(yè)化的儲能系統(tǒng)為電能蓄熱系統(tǒng)，即將電網(wǎng)低谷間不能上網(wǎng)的電量作為能源來加熱蓄熱介質(zhì)，并將其儲藏在蓄熱裝置中?；蚶酶邷厮顭?，將水加熱到一定的溫度，使熱能以顯熱的形式儲存在水中，當(dāng)需要用熱時，將其釋放出來提供采暖用熱需要。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是：平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷差；充分利用廉價的低谷電，降低運行費用；系統(tǒng)運行的自動化程度高，無噪聲，無污染，無明火。
儲能技術(shù)可以削峰填谷、節(jié)約能源；儲能對于提高電網(wǎng)應(yīng)對事故的處理能力、提高電網(wǎng)效率、提高電能質(zhì)量以及保證電網(wǎng)安全有重要意義。
發(fā)展建議
為了解決當(dāng)前風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)的技術(shù)瓶頸，降低風(fēng)電間歇性及波動性對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，減少棄風(fēng)限電對電力企業(yè)的影響，在風(fēng)電集中開發(fā)的我國北方地區(qū)建設(shè)大規(guī)模儲能電站，利用儲能電站的雙調(diào)節(jié)功能，低谷吸納電網(wǎng)多余電力儲能，減少風(fēng)電棄風(fēng)；在用電高峰期為電網(wǎng)提供快速優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰電源，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力，進(jìn)而提高電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性和風(fēng)電機(jī)組利用率，減少風(fēng)電棄風(fēng)和提高清潔能源發(fā)電比例。
同時，利用北方地區(qū)冬季風(fēng)電棄風(fēng)停機(jī)發(fā)電供熱，替代當(dāng)?shù)厝济哄仩t，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，充分利用夜間低谷電制熱蓄熱，具有典型的蓄能作用，對于減少各種排放、降低一次能耗和緩解當(dāng)?shù)匾淮文茉淳o張等方面具有非常積極的作用。
在實際應(yīng)用中，規(guī)模化利用儲能技術(shù)尚存在如下兩方面的制約因素：成本性制約，企業(yè)選擇技術(shù)方案必須考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而目前能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的如壓縮空氣儲能對關(guān)鍵設(shè)備的選擇要求仍比較嚴(yán)格。因此關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備制造工藝和能量轉(zhuǎn)化效率等因素直接影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。政策性制約，國內(nèi)2010年通過的《可再生能源法修正案》中第一次提到利用儲能技術(shù)，而后國家各相關(guān)部委與省級政府出臺了部分法規(guī)、規(guī)劃等，但是目前國內(nèi)尚沒有完善的鼓勵儲能規(guī)?；茝V的政策法規(guī)出臺，如儲能補(bǔ)貼、電價等。從國外發(fā)達(dá)國家儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展軌跡分析，政策對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。
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