國家能源局日前下發(fā)《關(guān)于做好風電清潔供暖工作的通知》明確提出，將在北方具備條件的地區(qū)推廣應(yīng)用風電清潔供暖技術(shù)。能源局緣何力推風電清潔供暖？這將對我國北方地區(qū)帶來怎樣的影響？《經(jīng)濟參考報》記者就此采訪了我國風電的有力推動者和風電供暖工作的最初倡導者——國家能源局新能源和可再生能源司副司長史立山。
“熱能是能源終端消費的重要形式，甚至是工業(yè)生產(chǎn)和人民生活所不可缺少的能源消費形式，但目前北方地區(qū)供熱主要依靠燃煤鍋爐。”史立山說，如果采取風電供暖，將燃煤鍋爐改為蓄熱式電鍋爐，既可大大提高北方風能資源豐富地區(qū)的消納風電能力，又可降低因燃煤機組帶來的大氣霧霾污染，堪稱“一把鑰匙打開棄風限電和霧霾污染兩把鎖”。
北方冬季霧霾重重燃煤排放是禍根
今年以來，我國北方地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)的霧霾天氣，引起國內(nèi)外輿論的普遍關(guān)注。史立山分析認為，霧霾主要是由空氣中的微小顆粒集聚和空氣流動性差引起，空氣流動性差是外因，微小顆粒集聚過多是內(nèi)因。微小顆粒與燃煤、機動車、工業(yè)生產(chǎn)排放和施工揚塵等密切相關(guān)，其中最重要的原因當屬燃煤排放。
“持續(xù)霧霾天氣給我國能源利用方式亮起了紅燈。”史立山說，我國能源消費以煤為主，2012年的能源消費總量36.2億噸，其中煤炭消費占近70%，我國能源消費約占全球能源消費的20%，其中煤炭消費占全球煤炭消費的近50%，由此產(chǎn)生的環(huán)境問題越來越突出，大氣霧霾便是環(huán)境問題的重要方面。
據(jù)史立山介紹，我國北方地區(qū)因冬季寒冷、建筑取暖能源消費量巨大，目前主要以燃煤取暖為主。初步統(tǒng)計，目前北方城鎮(zhèn)民用建筑面積約90億平方米，其中70%采用集中供熱方式采暖，其余為分散采暖或無采暖設(shè)施。集中供熱系統(tǒng)的熱源一半由熱電聯(lián)產(chǎn)方式提供(主要為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn))，另一半由燃煤、燃氣鍋爐提供，每年建筑取暖的煤炭消費量約1.6億噸標煤。此外，廣大農(nóng)村地區(qū)冬季采暖的能源消費量也很大，很多地方也以燃煤為主，而且效率更低，污染物排放更多。
“特別是2012年底華北地區(qū)處于極端低溫天氣，導致采暖供熱的燃煤量增加，相應(yīng)的污染排放量也增加，加之空氣濕度較大，污染粒子吸水后變大，形成了嚴重霧霾天氣，給人們身心帶來極大危害。”史立山強調(diào)指出。
如何減少霧霾，改善大氣環(huán)境質(zhì)量？史立山認為，除提高燃油標準、加強施工管理、嚴格控制污染物排放外，最重要的措施就是要減少煤炭消費。目前全球已進入重要的能源轉(zhuǎn)型時期，主要目標是經(jīng)過幾十年努力把目前以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹鳌Ｈ欢覈陙砻禾肯M卻每年以2億多噸的量持續(xù)增加，由此帶來的污染物排放不斷加劇。
棄風問題愈演愈烈清潔風電浪費驚人
據(jù)了解，作為重要的可再生清潔能源資源，我國風能資源極其豐富，陸地可開發(fā)裝機容量達25億千瓦，且主要集中在“三北”地區(qū)，約占全國的90%。近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風電裝機連續(xù)多年翻番增長，到2012年底全國風電裝機已達到6300萬千瓦。
“應(yīng)該說，在國家可再生能源法等一系列政策法規(guī)的支持下，我國可再生能源發(fā)展取得了舉世矚目的成就。特別是風電裝機已躍居全球第一位，而且風電已成為我國第三大電源，為我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減排溫室氣體、保護生態(tài)環(huán)境作出了重要貢獻。”史立山說，“然而，由于目前電力技術(shù)和管理體制還不能適應(yīng)風電自身的波動性特性，風電消納瓶頸凸顯。”
來自中國風能協(xié)會的統(tǒng)計顯示，2012年，我國風電棄風電量總計達200億千瓦時。風電平均利用小時數(shù)比2011年有所下降，其中最嚴重的省份風電利用小時數(shù)下降到1400小時左右。目前，我國風電發(fā)電量僅占全部電力消費量的2%。
“這其中最嚴重的省份指的就是吉林省。”史立山告訴記者，2012年吉林省電網(wǎng)直調(diào)裝機容量為1932萬千瓦，其中供熱機組為1278萬千瓦，最大用電負荷為875萬千瓦，最小用電負荷僅為397萬千瓦，在用電低谷時段根本沒有風電的運行空間，致使全省風電運行只有1420小時，1/3的電量被白白棄掉。
分析其因，史立山說，主要是因為在北方地區(qū)冬季供暖期間，風電機組運行與熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行矛盾突出，致使風電機組被迫大量棄風。我國北方地區(qū)風能資源的特點是“冬季大夏季小、夜間大白天小”，也就是說，北方風資源相對集中在冬季夜間時段，而這時正是用電負荷的低谷時段和取暖供熱的高峰時段。為了滿足建筑取暖供熱需要，熱電聯(lián)產(chǎn)機組需優(yōu)先運行，幾乎把電力負荷的空間全部占去了，風電機組被迫棄風停運。
“隨著風電裝機規(guī)模的擴大，風電棄風問題特別是北方冬季的棄風限電問題將愈加嚴峻。”史立山說，如何解決北方冬季風電機組運行與熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行的矛盾，已經(jīng)成為我們面前一道亟待解決的課題。
推動風電供暖“一把鑰匙開兩把鎖”
一方面是燃煤機組發(fā)電供熱嚴重污染環(huán)境，另一方面清潔風電棄風限電浪費驚人。據(jù)史立山介紹，正是在此背景下，中國大唐集團新能源股份公司于兩年前在吉林省白城市洮南投資建設(shè)了風電供暖示范站，積極探索利用風電冬季供暖的新路徑。
“這是一座供熱面積為16萬平方米的蓄熱式電鍋爐示范站，安裝了9臺2000千瓦的電鍋爐，利用用電低谷時段的風電棄風電量進行加熱和儲熱，在用電高峰時段，電鍋爐停運，由儲熱系統(tǒng)進行供熱。”史立山說，“兩年的運行實踐表明，利用蓄熱式電鍋爐解決建筑取暖在技術(shù)上是可行的。”
據(jù)了解，與燃煤鍋爐供熱相比，電鍋爐不需要燃煤系統(tǒng)，不需要運輸煤炭，特別是電供熱系統(tǒng)運行管理方便，清潔環(huán)保。但同時也存在經(jīng)濟性較差等問題。目前，大唐風電供暖示范站采取由風電場與供熱站捆綁的方式進行建設(shè)和運行，通過保障風電場的運行來彌補供熱站的運行成本。
史立山告訴記者，他曾赴大唐風電供暖示范站現(xiàn)場考察，經(jīng)初步測算，每20萬平方米的建筑供熱取暖面積，需要配置電蓄熱鍋爐的功率為2萬千瓦，約需消耗2300萬千瓦時的電量，主要在用電負荷的低谷時段運行，并可較靈活地參與電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)運行，是當前最現(xiàn)實和經(jīng)濟可行的調(diào)峰負荷。
據(jù)統(tǒng)計，目前吉林全省供熱面積為4.16億平方米，其中熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積1.88億平方米、大型區(qū)域鍋爐供熱面積1.7億平方米，小型鍋爐供熱面積5000萬平方米。如果將現(xiàn)有小鍋爐供熱改為電蓄熱鍋爐供熱，在冬季供暖期將可增加500萬千瓦的電力負荷，消費電量60億千瓦時，相當于節(jié)約200萬噸標煤的煤炭消費。
“如果在北方地區(qū)的城鎮(zhèn)實施‘以電代煤’供熱工程，把燃煤小鍋爐供熱改造為風電電蓄熱鍋爐供熱，每增加100萬平方米的電鍋爐供熱面積，就可以增加有效電力負荷10萬千瓦，節(jié)約燃煤4萬噸標煤。”史立山說，“這相當于一把鑰匙打開兩把鎖——既可大幅減少煤炭消費，減排二氧化硫及微小顆粒物的排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，也可以有效消納風電電量，減少棄風限電，促進風電更大規(guī)模發(fā)展。”