风电供热之路分析

1、风电供热之路分析说到风电供热或风电供暖，便可联想到“将风变为热水”、“一把钥匙打开两把锁”、“破冰”、“突围”、“想说爱你不容易”等业内用语。有些表述略显沉重，无非是说风电供热原本是个好点子，可以成为一项解决我国当前风电消纳困局的重要措施，但又遭遇许多无奈。无奈即是问题，就应该“有个说法”，本文为此拟就我国风电供热现状及其出路做出一些探讨。风电供热抑或电力供热风电供热的灵感来自北欧国家丹麦风电的发展。丹麦十余年来风力发电饮誉世界，一些体现现代能源利用特征的理念和技术确有启发意义。近几年来，我国三北地区风电开发，有点陷入并网消纳的困境，而丹麦风电发展成就及其区域供热技术就很自然地成为了一块“他山

2、之石”。我国能源资源和能源需求有着逆向分布的特点，三北地区同是风能资源和煤炭资源丰富地域，但区域内能源消纳空间有限，远距离跨区域输送又面临很多技术障碍，而电网还没有形成必要的适应能力，这种情形下，风电开发一定时期后确实将面临电网消纳的困难局面。可喜的是，我国三北地区多属于冬季供暖区域，而冬季产热供暖需求恰好可与风电消纳形成契合，若冬季产热供暖能够通过风电部分解决，还能够缓解困扰我国北方地区传统采暖季燃煤污染问题。由此，风电供热就成为了一个解决风电消纳和采暖减排两面问题的抓手。但不得不说，“风电供热”的含义含糊，说清楚这个概念不仅便于大家理解，对解脱目前困境也有积极意义。风电供热从宏观意义上讲，

3、是指电力供需一时难以平衡，原本可用来发电的风一时用不起来，“多余”的风弃之可惜，而将其发电用于产热供热，则电力系统可达到新的供需平衡的工程应用措施。这其中关键是风不可弃之，是物尽其用，否则，从能源梯级综合利用的角度将不尽合理（电、热能源品位不同）。在风电供热的过程中，风多不多余是相对于电网的，热产多产少是通过电网实现的，风电和供热之间有一个中间介质电网。所以说，风电供热本质上是电力供热，而电网始终是其间消纳风电，引导供热负荷，平衡电力供需的基础角色。风电供热价值何在风电供热的积极意义主要体现在储能、调峰及减排三个方面：（一）风电供热可以视为电力生产及储能利用的过程从整个发电、输电及产热供热的过

4、程看，由于风电供热弱化了风力发电的随机间歇性，供热系统可以储热形式实现储能用能，也降低了风电对于电网的适应性要求，因此可以将风电供热看作是电力生产及储能利用的过程。（二）风电供热可以为电网负荷调峰做出贡献热力负荷可以依据电网要求安排用电运行，且可以借助储热设施平滑出力，从而为降低电网峰谷差及调峰填谷做出容量贡献。（三）风电供热可以替代燃煤创造减排效益作为电力用户，尤其是作为我国三北地区供暖季燃煤替代的技术方案，风电供热设施的广泛运用有利于大幅度地减少燃煤污染排放，为社会创造可贵的环境效益。与积极意义相对的，风电供热也有不利方面，其较热电联产等方式获取热能过程被人为“拉长”（一次能源，又电力，再

5、热力），能源消耗可能增大。从这个意义上说，长远看，风电供热的用能方式应该局限于一定时期或专门场合，例如适用于电网末端分布能源利用方式等。风电供热的出路何在一、基本现状我国风电供热的起步大致可以追溯到四年前。2011 年7 月，在业内各方积极探索的背景下，国家能源局组织召开了风电供热方案的论证会议，当年11 月就有首个示范项目在吉林洮南落成投运。之后，国家能源局又陆续下发“关于做好风电清洁供暖工作的通知”等数个文件加强风电消纳工作的指导，迄今，我国在三北地区的多个省市已有一批已建和在建风电供热项目。回顾来看，各地已建风电供热项目对于当地大气环境的改善已经做出了切实贡献，但其对于电网调峰等，由于缺

6、少基础数据或所占容量过小，所起作用尚不明确。项目的主要问题是经济性差，它们多以协议方式将供热运营与风电场不弃风或少弃风的条件绑定，其中供热成本主要取决于用电电价，尽管后者按电网较低供电电价计取（如谷期大工业用户），但一般仍远高于燃煤供热成本的等值电价（等价热值电价），即风电供热项目的经济可行性是依赖风电场发电收益保证的。很明显，对于这些项目的供热部分，现有制度与政策还不能为投资企业提供有利条件，而企业投资供热的动机只是期望能在风电弃风困境中有所解脱，或者说，一些企业投身风电供热仅仅是把供热当“门票”，换取风电场发电收益少受损失，有时候只是为多上一个项目而已。由此，不得不说这实在是进入了一个误区

7、。倘若承认风电供热本质上是电力供热，那么为了解决弃风，就让风电独家担起供热的担子则于理不合，而若管理思路甚或社会舆论也倾向于只是将风电与供热“拉郎配”，则会将目前困局更加扩大化。二、未来出路可以说，我国风电供热的未来消长有赖于我们能够给予的近远期两个阶段的发展环境。就长远看，与其他生产用能方式一样，风电供热的命运与我国能源发展战略的实施和发展目标的实现息息相关，具体一点说，其与一项重要工作相联系，这就是电力市场化。作为我国电力体制改革的基本目标，电力市场化就是构建一个开放、透明、充分的电力市场体系。理论与实践都在证明一个道理，风电等可再生能源的健康发展，不仅需要电力系统的技术支持，更需要一个开

8、放的、现代的、有利于资源优化配置的电力市场环境。有了这样的电力市场环境，人们就可以将风电供热的存在价值交由它检验，让它决定去向。当然，管理部门也要借助“有形的手”矫正市场的失灵，对于风电供热还要根据有无经济外部性做出恰当干预。尽管这里把电力市场化视为远景，但我们却希望它能早些到来。眼下来看，可以在技术和政策两个层面做出努力，让风电供热真正有所作为。风电供热由风电消纳需要而来，供热仅是其中一个落脚点，为此不妨将风电与供热分开分析。对于前者风电，我们要落实既有管理措施并尽力扫除技术障碍，这包括“节能发电调度办法”落实、坚强智能电网建设及分布式能源系统利用等。“节能发电调度办法”对于风电等可再生能源

9、的消纳作用重大，意义不言自明，但截至目前落实不尽如意；坚强智能电网建设可以有效扩大风电等可再生能源电力消纳范围和空间，值得期待；分布式能源利用方式是未来能源发展方向之一，包括丹麦在内的一些可再生能源发展较好国家的成功经验，也让我们对于消纳更多风电充满信心。对于后者供热，目前如何做好，如何破局，本文认为主要应该着力在政策层面下功夫。政策举措见效快，但影响面广，敏感度高，必须有系统的方法。如何制定政策一、思路和政策目前，有关风电供热可以遵循的政策性指导意见，仍然只是2011 年7 月国家能源局召开的风电供热方案会议纪要上提出的意见。该意见指出，“风电供热的基本方式为：风电企业按对应的供热设施总用电

10、量，低价向电网企业出售这部分电量，电网企业收取合理的输电费用（含国家各种税费）后，将这部分电量转供给供热单位。风电企业低价提供的供热电量按当地风电电价补贴标准享受国家可再生能源发展基金的补贴”。该意见出发点在于不打破既有风电等政策框架，基本思路是让风电企业主要承担起供热成本。应该说，由于该意见的基本思路存在局限性，且也没有解决好供热项目本身的经济可行性问题，它也就没有成为解决目前风电供热困局的有利支撑。本文认为，目前风电供热解困，可以遵循“回归电力，受益补偿，清理错项，直接购电”的思路。所谓“回归电力”，就是让风电供热回归电力供热的本源，就是尊重风电供热的本质属性，在原理上将风电与供热分离，在

11、供热是电网用户的本来意义上研究出路；所谓“受益补偿”，就是遵循谁受益谁补偿的原则，分析风电供热的受益方，根据受益测算拟定补偿方案；所谓“清理错项”，就是检查清理错位的项目，取消或减免不合理费用，减轻风电供热经营负担；“直接购电”则是争取将电力供热纳入到当前正在开展的大用户直购电的试点工作范围，搭上电力改革班车，使供热项目获得更多支持。这一思路的基本目标，是在理顺关系的基础上，提供合理支持，进而使供热这一工程措施的经济性得到较大改善。根据上述思路可以制订以下三条具体政策：一是“受益对应补偿”，二是“减免基本电价”，三是“市场直接购电”。（一）受益对应补偿根据受益情况对应确定补偿方案，有必要先厘清

12、存在哪些风电供热的受益方，而其可归纳为两个方面：一是由于替代燃煤减少污染排放因而受惠的自然环境及社会，二是由于储能和调峰作用因而受益的电网。（1）环境价值及其补偿这里的环境价值，是指由于减排污染物而避免的污染经济损失的价值量，有关分析方法可以采用所谓环境效益货币化的评价方法。风电供热的过程，一方面由于替代燃煤锅炉供热，即相应减排污染物，而创造环境价值，另一方面，作为电力负荷用电又可能因燃煤发电机组提高出力致使燃煤量增大，即加大污染物排放，而附加环境成本。本文所论风电供热替代传统供热，所涉及区域多是属于三北地区中小城镇，而其传统采暖供热主要以小型燃煤锅炉为主，后者不仅数量大，分布广，同时，相对电

13、力系统中污染减排控制严格的大型燃煤火电机组，一般燃煤污染排放强度更大。简言之，风电供热替代燃煤锅炉供热与致使电力系统燃煤增大两方面的综合环境价值一般是正向的。可以检索到很多有关燃煤环境成本及替代环境价值的报道和文献，例如，近期国际环保组织自然资源保护协会（NRDC ）发布的一项研究成果显示，目前我国有关煤炭价格成本之外的环境和健康外部成本大致是前者的二分之一；我国高校等研究机构亦著文认为，风力发电相对于燃煤火电的环境价值可以达到0.1 元/kWh 左右。应该指出，有关分析方法存在差异，计算条件也不尽相同，所得结论亦需检验，但他们所反映的基本事实是值得采信的。借鉴类似方法并借助一项工作，笔者也就

14、风电供热的“综合环境价值”进行了测算，但鉴于过程繁琐，清晰起见，这里仅列出几个主要计算条件：l  电力锅炉采用高温蓄热锅炉，效率为95%；l  所替代燃煤锅炉为目前应用较多的小型链条式锅炉，燃烧效率约为55% ，且大气及固体污染物减排能力较低；l  电力系统以大型燃煤火电机组为主（发电量约占总电量的80% ），原煤煤耗率约取400g/kWh ，且污染排放符合相关标准，减排能力较高；l  原煤单位热值取为21.2MJ/kg；l  相对于单位污染物的环境价值主要参考文献数据，且反映的是环境治理的直接

15、成本。计算结果显示：就风电供热方式替代燃煤供热而言，尽管相对燃煤消耗稍有增大（如前所述，原因在于热能转换过程的延长），但由于燃煤火力发电机组和小型燃煤供暖的污染排放强度存在差别，该方式相对电网增加的环境成本约为0.09 元/kWh ，而其替代燃煤锅炉供热所产生的环境价值约为0.14 元/kWh ，即两方面综合约有0.05元/ kWh 的环境价值。这一数据实际上就是风电供热可以为社会所省去的环境治理成本，它对应着经济学概念中正的经济外部性，换言之，风电供热可以据此获得相应的经济补偿。那么如何补偿呢？既然环境价值的受益方是自然环境和公共社会，那由政府出面补偿则顺理成章，而相关依据也有法可循：国务院

16、2013 年9 月印发的大气污染防治行动计划提到，要遵循“谁污染、谁负责，多排放、多负担，节能减排得收益、获补偿”的原则，且通过“大气污染防治专项资金”等财政手段加大对于大气污染防治的支持力度。环境保护法规定，“国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，推广清洁能源的生产和使用”。正在修订中的大气污染防治法就燃煤大气污染防治提出要求：“国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，改进能源结构，推广清洁能源的生产和使用”。清洁生产促进法要求各级政府加强对清洁生产促进工作的资金投入，支持清洁生产。固体废物污染环境防治法也要求采取有利于固体废物污染环境防治的经济、技术政策和措施。至于补偿资金的

17、来源则可以考虑中央和地方两个渠道。本文建议，在源自中央财政的“大气污染防治专项资金”中，专划一块风电供热支持资金，标准可参照经审核的环境价值及总量确定，而拨付可采取经由电网完成。不过，前述环境价值是按单位电量测算的，而补偿标准则可以按单位热量制定，以便操作。与此同时，还可以争取获得地方政府有关专项资金（例如“煤改电”项目等）的支持，但通常地方资金支持力度不一，也不容易统一核算，本文不再计取具体数额。综上，本文将风电供热可获得的环境价值补偿标准暂按0.05 元/kWh 拟定。（2）电网受益及其补偿风电供热设施的运行，在用电同时可以在电网中起到一定程度的储能和调峰作用，尽管这个作用可能不及专门调峰

18、电源那般调用自如。既然电网也是受益方，也就有理由为风电供热做出一定补偿。本文认为，相关补偿可以参照电网企业有偿调峰辅助服务的补偿方式，在评估核算的基础上确定。目前，国内一些区域电网公司在有关并网发电厂辅助服务的管理规定中，大都按照基本调峰和有偿调峰对于调峰辅助服务进行了划分和规定，其中，基本调峰属规定义务，而有偿调峰则指基本调峰以外，且可以按规定获得补偿的调峰运行。如果考虑到风电供热是在现有电力系统格局中新出现的有利于缓解电网调峰压力，且现阶段应该扶持的工程措施，那么它所提供的储能和调峰贡献就可以参照相关办法，不再区分基本调峰或有偿调峰，直接依据有关有偿调峰标准给予一定补偿回报。有关补偿资金来

19、源和发放或可以纳入并网发电辅助服务费用范畴一并考虑，而后者来源在原电监会并网发电厂辅助服务管理暂行办法中已有规定。目前，我国三北地区各区域电网有关有偿调峰的补偿标准差异很大，例如华北电网为0.05 元/kWh ，东北电网为0.5元/kWh，西北电网则很小，可忽略不计。为行文方便，本文将风电供热可获得的电网补偿标准暂按0.02 元/kWh 的折中数字计取。（二）减免基本电价目前各地已建风电供热项目的用电电价，多数可归类为现行销售电价的大工业用户方式。该种方式为两部制电价，一部分为电度电价，此可对应相对数额较低的分时电价的谷期电价，另一部分为基本电价，此对应电网按用户用电容量收取的电价。基本电价的

20、立项依据是供电企业需要回收相关容量成本，而收付方式可由用户按变压器容量或按最大需量选择其一。政府主管部门从可操作性和便利性考虑，有关基本电价大都分时期分地区按照相同的收取标准给予核定，而实际确定原则在销售电价管理暂行办法（发改价格2005514 号）已有说明，即“各用电特性用户应承担的容量成本按峰荷责任确定”，而基本电价和电度电价比例，须依据“用户的负荷率、用户最高负荷与电网最高负荷的同时率等因素确定”。由此看来，对于在谷期固定时段且基本为稳定负荷的风电供热来讲，电网为其付出的容量成本较低，因此有理由少承担一些成本义务。不过，鉴于相关测算比较复杂，本文仅建议在较充分的数据支持下，有关部门能够为

21、风电供热专门制订一个合理且较低的基本电价。仍为行文方便计，这里假定可以为风电供热减免一半基本电价。测算可知，在执行两部制电价方式的风电供热项目电价成本中，基本电价占比约在30% 45% 左右。那么意味着风电供热可以降低约15% 20% 的电价支付（约合0.05元/kWh 0.1 元/kWh ）。（三）市场直接购电所谓“市场直接购电”，是指希望将风电供热纳入到2014 年上半年以来已经在全国多个地区推进的电力用户与发电企业直接交易的试点范围里来。电力用户与发电企业直接交易业内又简称为“大用户直购电”。“大用户直购电”的基本目的，是让发电侧和售电侧市场化先行一步，进而为最终建立开放的电力市场做出准

22、备。让风电供热能够“市场直接购电”符合“大用户直购电”的准入条件，且同时有利于创造减排环境效益，以及促进可再生能源电力的消纳，可谓有便利，有需要，这趟便车，“可以搭一程”。就目前总体形势看，由于全国电力消费增速放缓的缘故，除水电外的各类发电设备利用小时数均不同程度地呈现下降态势（风电下降又与“弃风限电”问题有关）。这种情形下，如果风电供热适时纳入“市场直接购电”，就有可能因为供需双方需求照应，而使风电供热可以获得一个低于当前价格的有利电价，这是因为供电企业总是有着增大发电设备利用小时数的经营需要。当然，“市场直接购电”离不开“大用户直购电”的规范框架，而有关规定可否做出调整将直接影响上述设想的

23、结果，这里主要指的是，在关于完善电力用户与发电企业直接交易试点工作有关问题的通知（电监市场2009 20 号）中尚有着“发电企业直接向大用户供电的发电容量在安排计划上网电量时予以剔除”的规定。倘不能为，则只能仍然是风电企业来做供方，但应保障“全额保障性收购制度”的落实，不能是直接售电了而弃风照旧。当采用市场直接购电方式时，购电交易价格中一部分是输配电电价，这部分由非市场因素决定，另一部分是发电电价，可由购售电双方商定。仍对大工业用户用电方式而言，在考虑输配电电价（参考电力监管年度报告（2011 ），暂取0.15 元/kWh）后，那么风电供热市场直接购电的电价降低幅度亦可能在0.05 元/kWh 0.1 元/kWh 左右。二、关系及统筹总结三条具体政策可以看到，第一条“环境价值补偿”的利益关系简单明确，在现有管理框架下，只要有关主管部门认可则易于制定；后面两条“减免基本电价”和“市场直接购电”涉及面