文 | 赵振宇 侯丽颖

北京风电产业链发展环境及柔性优化策略研究﹡

文 | 赵振宇 侯丽颖

增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境，是实现首都经济和社会可持续发展的重大战略任务。风电作为清洁能源，可以有效降低碳排放、减少环境污染，缓解对化石能源发电的需求。在倡导绿色能源的当下，风力发电凭借其技术相对成熟、成本相对较低等优势发展迅速并得到了北京市的政策支持和大力推进。但影响风电产业的因素多，北京风电产业在快速发展的同时也遇到诸多难题，对风电产业链柔性也提出了更高的要求。因此，北京风电产业的发展环境、风电产业链柔性优化策略亟待深入分析和研究。

北京风电产业链发展现状与特点

（一） 北京市风电装机及风电场概况

自2011年发布《北京市“十二五”时期新能源和可再生能源发展规划》以来，北京市一直大力发展新能源与可再生能源。近年来北京市累计风电装机的数据如表1。

北京市风电场数量少。鹿鸣山官厅风电场是北京最具代表性的风电场，目前与北京电网并网运行，位于延庆县西北端官厅水库两岸，在10m高度年平均风速为5m/s，在70m的高度年平均风速为7.11m/s，平均风功率密度约为422W/m2。国家能源局“十二五”第二批风电项目核准计划中拟核准的鹿鸣山官厅风电场三期项目，目前已经相继完成风电机组主机、辅机、塔筒吊装施工招标以及工程项目管理招标。除鹿鸣山官厅风电场外，其他几座风电场一般只做示范或政府项目用，如位于延庆县的八达岭风力发电试验站以及在2014年6月启动建设的位于昌平区的大唐昌平青灰岭风光发电示范项目。

（二） 北京倡导风电等绿色能源具示范作用

北京是国际型大都市，每年需消耗大量能源以满足巨大的城市需求。随着能源供应的日益紧张以及对低碳生活理念的倡导，大力推广应用绿色电力将有利于首都的环境保护和可持续发展。根据国家风电政策导向，北京市出台了相应的配套政策，如《北京市能源发展及节能规划》、《北京市节能监察办法》、《加快发展循环经济建设资源节约型环境友好型城市行动计划》等。作为首都，北京有责任有义务根据国家的方针政策，挑起能源改革的重担，改善当前的用电结构，逐步增加可再生能源发电比例，并以其具有标志性、示范性、导向性、形象性的首都效应，引领全国绿色能源发展。

表1 2007年-2013年北京市累计风电装机情况

（三） 风电产业链延伸至外省，自身主要定位于研发设计环节

风电产业链主要涉及研发设计、风电设备制造、风电场开发建设、风电电网接入以及相关服务等。依附大城市功能定位的优势，北京主要侧重于风电产业链中的研发设计环节，每年邀请国内外风电行业专家和学者在京举办技术交流会、展览会等，大力推动了全国风电产业的发展。此外，凭借第三产业发展优势，北京地区的物流、保险、金融等服务业相对发达，为风电产业链需要的相关服务提供了有力支持。同时，北京优良的市场和人力资源也吸引了众多大型风电企业落户，如国电联合动力、金风科技、华锐风电、中广核风电有限公司等。大企业的纷纷落户加速了北京地区风电市场资源的流转，使得北京逐渐具备了发展风电产业链中高端产业的环境优势。

影响北京风电产业链发展的环境因素分析

北京风电产业链已初具规模，要优化配置风电产业链柔性，必须首先识别影响北京风电产业链发展的环境因素，然后再针对这些因素构建产业链柔性的优化配置模式，从而形成应对复杂环境问题时的解决思路，提出解决方案并做好相应准备，实现北京风电产业链健康稳定发展。

（一） 资源开发因素

北京地区自身风能资源并不丰富，开发潜力有限。北京地处平原，属于风能资源一般区域，其风向有明显的季节性变化，且风速受地理环境的影响较大，城区、谷地、盆地年平均风速较小，山区和风口处风速较大；北京地区仅有三个主要风口，分别位于延庆县康庄地区、密云县古北口地区以及永定河两岸，形成三条风带，风带内年平均风速大于3m/s，最大风速约在20m/s－23m/s之间。总体匮乏的风能资源导致北京地区风电开发潜力不足，风电场建设和长远发展受到极大限制。

（二） 电网建设因素

北京地区电网基础条件对风电接入构成限制。从区域分布来看，北京风电的发展主要集中在延庆地区，大容量风电进入延庆电网后，由于当地不能完全消纳，要向北京主网架推送。然而，延庆电网却是典型的受电电网结构，物质基础薄弱，如被迫转为送电电网，则需改变本地区的电网结构以及与北京主网架的联络能力，使其尽快具备大规模风电接入电网系统的条件，提升电网接纳风电的能力。另外，北京有不少变电站和输电线路已运行超过20年，为了保障电网的安全运行，需要尽快改造升级。但北京地区土地资源日益紧张，变电站站址和线路走廊资源十分有限，偏高的工程造价使得针对开发风电的电网项目启动难度大、收益率低，新增风电供电能力的经济性也受到限制。

（三） 调控技术因素

风电并网加大了电网调控的难度。一方面，北京电网的负荷呈日峰谷差大、年波动大、尖峰负荷持续时间短等特点，给电网调峰带来困难；另一方面，由于北京地区装机基本上都是供热机组，使得电源的调峰能力小，两者之间形成了很大矛盾。不仅如此，北京电网的电源结构目前正在发生改变，风电机组、太阳能发电装置、燃气供热机组、“三联供”等电源快速发展且对电网运行的影响日益明显。风电的间歇性、不稳定性特点对北京电网提出了更高的技术要求，如有功功率和无功功率的要求、并网电压的要求、继电保护的要求、低电压穿越的要求和电能质量的要求等，这使电网面临严峻的安全运行考验，加大了电网调控的难度。此外，北京电网为非独立控制区，电力平衡在京津唐电网内统一安排。在冬季，特别是夜间，风力大而电网负荷处于低谷时段，华北地区富余风电出力会大量输送到京津唐电网消纳，从而导致北京本地风电机组并网受到一定限制。

（四） 市场竞争因素

较之风电，其他一些清洁发电项目更具竞争潜力。北京地区受到环保压力相继关停淘汰了百万千瓦小火电机组，火电发展受到限制。目前，北京电网的外受电比例高达70%以上，因此，充分开发本地资源、大力推广可再生能源和能源综合利用已是大势所趋。由于北京市的生物质、太阳能、燃气等可再生或清洁能源资源较之风能资源更加丰富、来源更有保证，北京市开发生物质、太阳能以及燃气资源初具发展潜力。从清洁能源开发力度看，北京市发展燃气发电和生物质发电较之风力发电的力度更大，燃气和生物质发电势必会对风电发展产生一定的替代效应并带来竞争压力。

（五）政策支持因素

北京风电产业发展的配套政策尚未健全。北京市风电起步较晚，需要政府大力扶持，因此政府出台的相关配套政策以及明确的专项规划会对风电产业的发展状况产生显著影响。然而，有关风电发展的很多方面目前尚没有配套政策，如大型风电机组成套装备的标准如何制定，风电场建设与电网建设如何协调，风电场项目立项审批阶段电网企业如何参与，用以风能电源接入的电网建设费用如何承担，电网配套接入设备的投资如何回收，以及风能电源的并网准入条件，风能电源的并网调度管理等。这些标准、运行管理办法及其配套政策尚在探索研究，亟待尽快出台并有效实施。

柔性优化配置模式与策略研究

基于上述影响北京风电产业链发展的环境因素分析，同时考虑风电产业发展特点，可进一步构建北京风电产业链柔性优化配置模式，如图1。该模型提出了北京风电产业链在多种环境因素影响下的柔性优化模式和策略，并具体分析如下。

（一） 探索风电发展新模式

图1 北京风电产业链柔性优化配置模式

北京风能资源相对匮乏，应探索对风电发展模式的创新。结合北京风能资源特点，可以转变发展思路，积极探索分布式发电与分散式发电的风能利用形式，以摆脱风能资源不足的限制。分布式发电主要在用户侧并网，电压较低、容量较小，适合采用中小型风电机组；而分散式发电采用的风电机组单机容量较大，能解决北京局部地区用电问题，避免远距离送电，且由于总容量较小，对电网影响也较小。此外，北京还可尝试将分散式风力发电与光电、小水电互补，并配以储能，建成微网系统。

（二） 改善电网建设加大风电比例

由于北京市风能资源有限，单纯靠本地区的风力发电很难满足自身发展需要，所以可以考虑从外省购入风电。位于北京周边的内蒙古、河北、山西等省（自治区）拥有丰富的风电资源，年发电量也非常可观。较多地购入这些省份的风电，不仅可以促进北京地区用电结构的改善，还可带动北京周边风能资源丰富省份风电的发展，改善当地的环境状况，从而也间接缓解北京地区雾霾、大气污染等环境问题。因此，为促进对风电的规模开发和高效利用，必须加快首都跨区输电通道及受端跨区电网的建设，电网基础条件的改善是大力发展风电的重要前提。

（三） 提高风电并网能力

由于风力发电具有间歇性特点，对北京地区电网的风电容纳能力提出挑战，需要北京地区电网加强自身建设，强化技术和调度管理，提高风电功率输出的预测精度、优化调度。同时，为确保电网稳定运行也需对大规模风电上网的电能质量有更高要求。在提高风电并网能力时，可以考虑建立风电场功率预测预报体系，从而显著提高风电集中开发区域电网运行消纳风电的比例；建成北京周边风电基地配套外输通道，从而解决风电远距离输送北京地区的消纳问题；还可利用储能技术，如抽水蓄能以辅助并网运行。

1.1 一般资料 选取自2010—2017年北部战区总医院行原位心脏移植术的34例患者为研究对象。按心脏移植术后是否出现过排斥反应分为排斥组(n=12)及无排斥组(n=22)。排斥组中，男性10例，女性2例；年龄45～63岁，平均年龄(56±6)岁。无排斥组中，男性16例，女性6例；年龄30～66岁，平均年龄(50±10)岁。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

（四） 加强风电场安全运行管理

2011年，酒泉、张家口等地风电机组因不具备低电压穿越能力在系统电压跌落时脱网，引起系列反应，造成大规模脱网事故。国内其他地方还有风电机组烧毁、风塔倒塌、叶片材料不合格成批更换报废等现象发生，造成巨大经济损失。风电机组的质量是风电质量的重要方面，但也有不少质量问题并非缘自风电机组本身，而是由于安装和运行维护过程中存在的管理缺陷。因此，北京地区必须高度重视已建风电场的安全运行管理问题，严格执行国家出台的一系列规范风电开发建设的管理办法，在风电设备、风电场建设、风电场管理、电网接入以及运行安全监管等方面严格把控，加强风电场的安全运行管理。

（五）把握风电和清洁能源政策动向

北京风电行业起步较晚，目前发展仍然需要当地政府和国家政策的推动。在行业标准方面，2011年，国家能源局相继批准发布了《大型风电场并网设计技术规范》、《风电机组振动状态监测导则》等18项能源行业风电标准，涉及风电并网、风电场运行维护管理、风电场规划设计、风力机械设备、风电电气设备，覆盖了风电产业的关键部分；而风能资源测量评价和预报、风电场施工与安装的标准还在制定中，不久也将出台。届时，一套全面完整的风电标准体系将在我国首次确立。在国家标准方面，关于并网机组的国家标准已经颁布40项，尚有26项正在编制中。在紧跟国家政策的同时，北京风电行业还要能够预判国家政策动向，准确把握未来国家清洁能源政策的发展趋势，提前做好相关准备工作；风电相关企业也要加强自身对新机制的认识与学习能力，提高自身的应变能力和转型能力。

（六）规范风电行业发展

在风电公共技术研发及测试方面，我国公共技术服务平台还不完善，尚未掌握大型风电机组测试关键技术，且缺少先进完备的公共测试系统，也没有完善的测试标准体系，与国外先进国家的差距仍然较大。虽然国内部分风电企业建设有风电测试平台，但是功能相对简单，不具备公共性和独立性，难以提供高质量的第三方服务。北京地区具有全国领先的区位、资源、技术与研发优势，应积极争取承担国家级风电公共测试平台和测试风电场的建设工作，提供面向全国的风力发电检测、认证和权威机构评估服务。

（七） 将风电纳入电力系统规划

目前，北京周边风能资源丰富省份普遍存在风电场弃风、并网难、整体运行效率低等问题，风电在电力系统中处于边缘地位。面向清洁能源的电力统一规划功能的缺失使得风电并网难的矛盾更加突出。为了充分发挥风电的效益、提升北京地区消纳风能等清洁能源的比例，必须把风电纳入电力系统进行统筹规划：应将风电和其他电源、电网、蓄能及负荷进行优化配置，制定综合规划、协调发展；研究火电、水电和风电的打捆外送方案，以及抽水蓄能和天然气调峰电源的配置；研究大规模风电输出功率预测和调度管理方案；研究间歇供电的适应性问题；研究坚强智能电网对大规模风电的输送和消纳等。

（八） 发展培养风电专业人才

专业及复合型人才数量及素质是整个风电产业链发展的基础，对风电产业链有着深层影响。目前，虽然国家对风电行业扶持态度明确，风电发展保持着高速增长态势，但风电领域的专业人才却相当匮乏。预计到2020年，风电人才缺口将在40万左右，其中高端人才缺口占比将高达40%。而目前国内开设风电专业的高校尚少，高校培养的相关人才仅为2000多人，即使加上每年其他各层次专业技能教育培养的风电人才，也不超过5000人，远远不能满足风电发展的需要，实际经验丰富、技术水平高的专业人才更为缺乏。北京具有全国领先的教育资源，应积极提供相关教育支持，增加培养风电专业人才，尤其要大力培养自主设计研发人员和高技能人才，为风电产业的可持续发展提供人才保证。

结论

发展风电是北京绿色能源发展的重要内容。要实现北京风电产业链的可持续发展，必须认清北京风电产业链的发展环境，识别影响风电发展的资源开发、电网建设、调控技术、市场竞争和政策支持因素；进而构建北京风电产业链柔性优化配置模式，提出北京风电产业链在多种环境因素影响下的柔性优化配置路径；通过探索风电发展新模式、改善电网建设、加大风电比例、提高并网能力、加强风电场安全运行管理、把握清洁能源政策动向、规范行业发展等方式实现北京风电产业的健康可持续发展。

（作者单位：华北电力大学经济与管理学院）

2012年北京市哲学社会科学规划项目（12JGB067）；教育部人文社会科学研究规划基金项目(12YJAZH205)