新疆乌鲁木齐达坂城区国投公司  陈文博  刘文胜

中国国际工程咨询公司新疆办事处  周海魂

 

达坂城是中国风电发源地之一、新疆第二大风电基地。

在电力体制改革背景下，达坂城通过实施“电化达坂城”工程，不仅减少了弃风限电，而且通过建立一套行之有效的“电气化”运行机制，探索出了一条技术合理、经济可行、环境友好的新能源可持续发展之路，成为全国解决弃风限电问题的改革试验区。

1 达坂城区风电现状

达坂城区位于新疆九大风区之一的达坂城风区，地处乌鲁木齐电网负荷中心区域，既具备大规模开发风电的资源优势，又具备就近、就地消纳风电的基础条件。达坂城风区位于南北疆气流通道，具有风能资源储量大、风向稳、风速快、利用率高等特点，年发电设备利用小时数超过3300小时，风电技术可开发装机容量达1000万千瓦以上，风能年蕴藏量250亿千瓦时，截至目前，风电并网装机容量184万千瓦，已建成尚未并网装机容量达40万千瓦。

由于新疆电网调峰能力不足、传输容量受限，达坂城风区受风电上网配额和就地消纳能力的影响，风电发电小时数减少、弃风限电率逐年增高。2014年限电率为18.3%、弃电量6.42亿千瓦时；2015年限电率为33%、弃电量11.6亿千瓦时（占全疆风电弃电总量的16.3%）；2016年限电率为40.2%、弃电量18.6亿千瓦时（占全疆风电弃电总量的13.6%），弃风已成为制约新疆新能源行业健康发展的关键因素。

2 主要做法

根据前期试点项目取得的经验及达坂城区实际，“电化达坂城”工程的重点分以下5个领域：建筑采暖、设施农业、工业制氢、新能源公交和抽水蓄能电站等，力争打造全市及全疆电气化项目试验区。

2.1 建筑节能与采暖

2020年，达坂城区供暖面积将达到167万平方米，通过对现有72万平方米建筑进行节能改造，同时结合集中式和分散式电采暖，到“十三五”末，达坂城区将全部实现电采暖。目前，达坂城区正在组织专门力量对电化达坂城工作的进展情况进行评估总结，且已安排专项资金对于热源形式进行实验对比，为后期大规模推广提供数据支撑，进而在新的采暖季建立一套更加符合市场规律的长效运行机制，并逐步推广到乌鲁木齐市其他区县。

2.2 设施农业电气化

设施农业项目分为2部分，一是对现有温室大棚进行“煤改电”；二是新建现代农业科技示范园“电气化”系统。上述项目，既能解决达坂城区日光温室冬季清洁供热问题，又能利用清洁能源满足现代化智能温室的用电需求。

2.3 电动汽车及充电设施

充电设施分为公共充电站和专用充电站。在高速公路服务区、国道新化路口建设公共充电站，为社会车辆提供充电服务。通过购置纯电动公交车，一方面将现有公交车全部更新为纯电动公交车，另一方面配合达坂城特色小镇开发建设，进一步完善区域新能源公交网络，实现公交领域新能源全替代，并在辖区主要乡镇街道配套建设公交专用充电站。

2.4 电解水制氢

氢能是一种良好的能源载体，通过电解制氢的方式将风电转化为氢气，可提高风能使用量和利用效率，制得的氢气可直接利用。计划通过在达坂城建立制氢工厂，实现上游原料端供给，积极探索建立利用弃风弃电生产氢能源的多方合作共赢机制，逐步推动形成风电制氢工厂——加氢站——氢能源燃料电池——氢能源汽车工业的全产业链。

充分利用达坂城区富裕清洁能源，将富裕风电直接通过水电解制氢设备将电能转化为氢气，促进新能源就地消纳。大规模的风电进行电解水制氢，可以减少化石能源消耗，降低污染物排放，提高风电企业发电利用小时数，提升电网消纳能力，实现多方共赢。通过引入社会资本，建立合理电价补偿机制，建设工业制氢项目。首期项目投资约1亿元，建成后年产氢气可达2000万立方米（耗电量约为1亿千瓦时），可为公交领域提供氢能源消耗。

2.5 抽水蓄能电站

抽水蓄能电站可将电网负荷低时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能，还适用于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压。特别是近年来新能源的迅速发展，需要加速抽水蓄能电站建设。风电作为可再生清洁能源，是国家鼓励发展的产业，对实现我国能源结构优化、可持续发展有着不可替代的作用。但风电稳定性和连续性较差，并网后不利于电力系统实时平衡和保持电网安全稳定运行，其运行方式必将受到电力系统负荷需求的诸多限制。

而抽水蓄能电站具有启动灵活、爬坡速度快等优点和低谷储能的特点，可有效减少风电场并网运行对电网的冲击。提高风电场和电网运行的协调性以及电网运行的安全稳定性，可有效减少限电弃风。同时抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置，而且水资源消耗量小（仅考虑补充蒸发、渗漏损失），是新能源发展的重要组成部分。

2.6 电网改造

为配合“电化达坂城”项目的实施，需进一步加强包括电网送出、变电容量在内的受电通道建设，重点解决区域负荷增长，优化供电分区，缩短供电半径，提高供电可靠性，加快风电就近、就地利用进程。

经测算，“电化达坂城”项目建成后，预计每年可消纳电能54807万千瓦时。其中：电采暖消纳电能35840万千瓦时，占65.39%；设施农业消纳电能5580万千瓦时，占10.18%；电动汽车及充电设施消纳电能3387万千瓦时，占6.18%；电解水制氢项目消纳电能10000万千瓦时，占18.25%。通过创新风电就近消纳模式，使达坂城区风电场弃风限电率逐年增高的态势得到有效缓解，对破解弃风难题、优化能源结构、扩大电力消费起到了积极的促进作用。

通过以上项目的实施，预计可减少排放二氧化碳488218吨、二氧化硫1584吨、氮氧化物1379吨，相当于节约标准煤186343吨，减少排放灰渣46957吨。

3 政策建议

通过对前期试点项目运行情况分析，“电化达坂城”工程也面临一些亟待解决的问题。为此，提出以下3方面政策建议。

3.1 电价政策

建立市场化的弃风电能消费、价格补贴机制。破解需求侧相应能力受刚性电价政策制约，是自治区当前加快实施电气化进程的核心问题。电采暖项目按照现行平段电价，若达到燃煤（气）供暖的销售价格水平，电价需控制在0.10元/千瓦时以下。电解制氢项目只有当电价不超过0.15元/千瓦时时，其产品才具备比较优势。设施农业电气化和新能源公交车的运行也面临类似的问题。因此，按照自治区电化新疆的顶层设计思路，首先，应尽快完善电采暖、工业制氢、新能源公交电价形成机制，通过拉大峰谷分时电价差，降低电力用户在低谷时的用电成本；其次，选择部分风电企业通过公开竞价方式，确定上网电量和电价，以进一步降低企业用电成本。通过上述方式，部分用电企业仍无法实现收支平衡，其电价差额部分由市级财政适当补贴。

3.2 资金筹措及补贴

电气化改造及储能设施的建设投入大，为保证“电化达坂城”工程顺利实施，一是对于建筑节能项目（包括“两居”工程）由财政补贴；二是充分考虑电采暖改造的特点，对电采暖前期设备基础性投入给予适当补贴；三是对于企业利用电能替代方面的税收予以政策优惠；四是通过政策引导，拓宽融资渠道，多方筹集资金。

3.3 前期工作

达坂城区具有建设抽水蓄能电站项目得天独厚的资源禀赋，启动白杨河抽水蓄能电站前期踏勘、选址等各项前期工作，并适时对白杨河流域规划进行修编正当其时，从而尽早将项目纳入国家能源局相关规划，并早日开工建设，从而不仅从根本上解决达坂城弃风限电问题，而且为今后可再生能源开发创造更多有利条件。