福建省风能、抽水蓄能的资源与开发
朱光华林琳陈文
复兴号和和谐号的区别福建省水利水电勘测设计研究院
摘要：本文通过分析福建省能源资源情况，重点阐明风能和抽水蓄能的资源容量、分布及特点，指出福建省今后应加快抽水蓄能建设，大力开发风能资源。文中还着重分析了风蓄结合开发的优势。
关键词：风能资源抽水蓄能开发
1 引言
福建省是一次性能源资源匮乏的省份，无油少煤炭，煤炭探明储量仅12.9亿吨，保有储量9.75亿吨，煤的品质较差，绝大部分是无烟煤，挥发成份低，难以作为大型火电厂的燃煤。福建省的可再生能源相对丰富，号称有“三个一千万”，即可开发常规水能资源约1000万kW，居华东之首；风能理论蕴藏量1000万kW以上，居全国前列；潮汐能理论蕴藏量1000万kW以上，为全国之冠。另外，作为特殊的能源资源，福建的抽水蓄能资源也相当丰富，初步查明的可开发装机容量约5700万kW。
福建省地处东南沿海，与台湾隔海相望，改革开放以来，经济飞速发展，作为基础设施的电力工业，也
取得了长足进步。发电装机容量从1980年的174万kW增加到2001年的1262万kW，增加6.25倍，年平均增长10%。其中水电装机约占有半壁江山，在福建省电力系统中发挥了举足轻重的作用。但是，进入新世纪后，常规水电可开发的潜力越来越小，开发难度越来越大。据统计，2001年底全省水电装机618万kW，占可开发装机容量的57.7%，预计到2010年，水电装机将超过730万kW，开发程度达70%以上。
可以预见，在今后相当长的一段时期内，福建省的经济仍将保持快速增长。如何满足社会和国民经济发展对电力工业提出的更高要求，是一项重大而紧迫的任务，也是福建电力工业发展面临的机遇和挑战。既要满足经济发展的要求，又要保护生态环境，是电力工业发展所应遵循的基本原则。纵观国际国内电力发展形势，风能资源开发和抽水蓄能建设正成为热点。近年来，全球风电装机每年均以30%左右的速度递增，是增长最快的新能源。福建省风能资源和抽水蓄能资源均相当丰富，在常规水电资源渐趋枯竭的今天，大力加强风能资源和抽水蓄能开发是十分必要的。
2 风能资源概况
福建属亚热带季风气候，地势西北高东南低，受季风气候和台湾海峡的“狭管”效应双重作用，沿海的风速大而稳定，是全国风能资源最丰富的地区之一。据1982年原中央气象局科学研究院等单位对福建省风能的研究成果，全省按风能丰富程度可大致划分为丰富、较丰富、一般三大区域。风能丰富区一
般年平均风速在6.0m/s（离地10m高）以上，年平均风能密度大于260w/m2，年有效风时（3.5~25m/s）超过6500小时，这些地区主要在沿海突出部和岛屿，如平潭岛、东山岛、台山岛、南日岛、崇武半岛、古雷半岛、六螯半岛、梅岭半岛等地。风能较丰富区主要为海岸线附近或稍深入内陆的地带。内陆地区平均风速较小，为风能资源一般区域。据初步估计，全省风能理论蕴藏量在1000万kW以上，年电量超过300亿kW·h。
福建的风能主要受季风的影响，从年内分布来看，春季和秋冬季大，夏季小，呈双峰一谷的形态。每年10月~翌年3月是风力发电的最佳时期，其风能占全年的70%以上；而本省降雨径流汛期（4~9月）约占全年的75%，枯水期（10月~翌3月）只占25%，汛期水电电能约占全年的65%；风电和水电两者出力高峰期刚好相反，天生具有很强互补性。风速的日变
化特点一般是清晨最小，从上午7~8点开始，随气温升高而逐渐增大，至下午14~15点达到峰值，一直到晚上8点以后才逐渐减少，至凌晨又降到最小。风能的日变化特点与省电网日负荷特性有相近之处。
根据初步普查成果：沿海陆上条件较好，规模一般在3万以上的大、中型风电场场址有20个，可装机的容量约145万kW。各风电场规模见下表1。
表 1 福建陆地风电场普查成果表
序号场名场地情况年平均风速
第一滴泪(m/s)
装机容量
土木工程就业前景（万kW）
1 长乐午山海边山丘 5.3 10
2 长乐江田海边沙滩 6.7 5
3 平潭海边沙地7.1
4 20
4 福清江阴海边沙滩
5 3
5 福清高山海边山丘 5 10
6 莆田南日岛海边沙滩10
7 莆田石城海边沙滩 6.2 6
8 莆田石井海边浅丘 6 5
9 莆田东桥海边滩涂 6 10
10 惠安崇武海边沙滩浅丘10
11 漳浦六鳌海边沙滩浅丘 6.3 10.5
12 漳浦古雷海边沙滩 6.3 10
13 漳浦将军澳海边沙滩浅丘 6.1 7.5
14 东山乌礁湾海边浅丘 6.1 6.0
15 东山金銮湾海边浅丘 6 2.5
16 龙海烟礅山海边山地7 3.5
17 云霄列屿海边山地 6.5 3.0
18 连江北茭海边山地7.5 1.0
19 霞浦长春海边山地7.2 5.2
20 霞浦三沙海边山地7.2 6.7
总计144.9 上述场址均集中在沿海一线，大部分风电场风力条件好，交通便捷，地形以滨海沙滩平地或浅丘、山地为主，地质条件较好，没有移民，土地征用少，并网线路短，单位千瓦投资在8000元左右，已基本具备规模开发的条件。
3 抽水蓄能资源
福建素有“八山一水一分田”之说，山多河流多是福建的一大特点，抽水蓄能资源十分丰富，站址点多面广，多数站址水头高、装机容量大，符合当今抽水蓄能电站向高水头大容量发展的趋势。据抽水蓄能资源的普查成果初步统计，全省具有开发价值的抽水蓄能站址共41处，合计可开发装机容量5717万kW。其中：季调节抽水蓄能电站3处，装机容量47万kW。宁德抽水蓄能电站装机容量最大，其装机可达340万kW。装机容量超过100万kW的站址有27处，合计装机容量4825万kW，占可开发容量的84.4%；水头最高的是长泰抽水蓄能电站，其最高毛水头为895m。水头在300-650m之间的有34处，
合计装机容量4922万kW，占可开发容量的86.1%。分类统计见表2。
根据电网需要、地理位置、水源、规模、水库地形地质条件、距高比、水库淹没等因素，
在普查的站址中优选出建设条件和经济指标居前列的几个点作为重点规划对象，见表3。
表2 福建省抽水蓄能资源分类统计表
项目站址个数装机容量
（万kW）
听课评价占总装机容量的比
重(%)
全省41 5717 100 容量>100万kW 27 4825 84.4 水头>300m 37 5402 94.5 水头在300m～650m之间34 4922 86.1 容量>100万kW
水头在300m～650m之间
23 4190 73.9
表3 福建省抽水蓄能规划站址表
序号电站所在地区装机容量
(万kW)
高考满分多少分2020最大毛水头(m) 距高比
1 西苑莆田市仙游县240 47
2 4.6
2 鼓岭福州市120 520 2.4
3 龙门泉州市安溪县120 630 5.9
4 白云福州市永泰县130 449 4.4
5 长泰漳州市长泰县180 895 4.6
上述规划的抽水蓄能电站站址靠近负荷中心，水源充足，距高比小，地形地质条件好，水库淹没少，施工交通较方便，综合建设条件均较优越，规划容量估计可满足福建电网2030年之前的建设需要。
4 风蓄结合开发的优势
4.1 风电场与抽水蓄能电站的工作特性
风力发电是利用天然风能推动风力机带动发电机，风机的输出功率与风速的三次方成正比，因此风速的波动导致风机输出功率的不稳定，而天然风速随机性强，变化大，因此风电场一般只适合承担基荷，难以调峰。
抽水蓄能电站实质上是一种能量储存与转换设施，它利用电网负荷低谷时抽水，将水从下库抽至上库，将电能转换为水能，负荷高峰时利用上库所蓄的水发电，将水能转换为电能。抽水蓄能具有启停迅速、运行灵活的特点，在电网中主要起削峰填谷的作用，另外还有调频、调相、负荷、事故备用等作用。
从风电场和抽水蓄能的工作特性可以看出，风电场出力随机性强，稳定性差，抽水蓄能电站启动迅速、运行灵活，两者具有很强的互补性，两者结合开发，可以扬长避短，即可以有效利用风能，又能保证系统安全。两者联合运行，还可以把风电场不稳定的低质电能，通过抽水蓄能电站转换为符合系统需要的高质量的调峰电能。
4.2 福建风蓄结合开发的优势
4.2.1 风蓄结合开发是福建能源资源优化配置的具体体现
从福建可开发的能源资源情况看，常规水电可供开发的潜力愈来愈小，没有大的发展余地；燃气发电和煤电是今后主力发展电源，但也受到资源和环境保护的双重制约；核电将可能成为福建电源的组成部分，建设时机日渐成熟；潮汐电站投资大、成本高，近期难以得到有效发展。风电是比较现实，又是基本具备大规模开发条件的新能源，而且是可再生清洁能源，国家鼓励开发并有优惠政策扶持，目前单位千瓦投资已降到约8000元，随着风电机组国产化水平的提高，单位千瓦投资还有进一步降低的趋势。福建的风电资源得天独厚，理论蕴藏量有1000万kW，目前仅开发1.2万kW，发展前景十分广阔。因此，风电应列为福建中
长期电源建设的一个重点。
近年来，福建电网负荷增长较快，峰谷差逐年加大，调峰问题日渐突出，而且电网电源结构不尽合理。具体表现在日调节和迳流式水电站比重大，约占水电装机60%、系统装机的30%。带来的问题是丰、枯年份，年内汛、枯水期，水电的出力相差悬殊。在丰水期，即使火电深度调峰还不能满足系统需要，水电要弃水调峰。据统计结果，全省多年平均可供抽水蓄能电站利用的年弃水电能在10亿kWh以上；在枯水期水电平均出力锐减，约仅为汛期的40%，火电除承担基荷外，还要承担峰荷，影响电网运行的经济性。解决目前及今后福建电网调峰能力不足的有效途径就是建抽水蓄能电站，加之省内
又有众多建设条件良好的抽水蓄能站址，因此加快抽水蓄能电站的开发步伐完全必要，也是十分有利的。
4.2.2 风蓄结合开发可以相互促进，相得益彰
天然风能随机性强，稳定性差，在系统内无有效调节措施时，风电装机在电网中的比重一般不宜超过5%，否则会对电网的稳定运行构成影响。但采取有效措施以后，如系统内根据需要配套建设抽水蓄能电站，风电比例完全可以提高到10%以上，甚至可以达到20%。如世界风电强国丹麦，2000年的风力发电量已超过其总用电量的10%，规划2010年风电供应20％的电量，2030上升至50％。
福建目前的风能开发程度极低，处于刚刚起步阶段，发展速度也不快，原因主要有以下几条：首先，风电属于新兴能源，目前单位千瓦投资约8000元，比一般常规水电、火电均大，加之电量少，上网电价偏高，出力波动大，对电网稳定运行有一定影响。其次福建2005年以前基本不缺电，由于结构调整的需要，对调节性能差的电站限制建设。另外，省内水电开发还有一些潜力，可供开发到2010年。还有一点就是政府的优惠政策、扶持力度还不够。由以上分析，预测福建风电真正要进入大规模开发的时间要到2005年以后。那时，风电的投资有可能降到6500~7500元/kW，上网电价降到0.45~0.55元/kWh，比新建常规水电电价略高或基本持平；那时福建电网供求关系也将发生变化，由目前的供略大于求向供需基本平衡或缺电的方向转变；而且2005年以后，未开发的常规水电多为条件差的电源点，电源建设规模的缺口，也需要风电来弥补。
福建风电真正进入发展轨道后，可以预见发展的速度将是相当快的。因为，从世界范围看，1996~2000年，全球风电平均增长速度31.4%，是增长最快的新能源；国内同期增长速度也达38.5%。另外，从福建水电开发的进程看，真正水电大发展的时期是20世纪80年代初到本世纪的头10年，30年的时间全省常规水电资源的开发已超过了70%以上。所以，从现在算起，用二、三十年的时间，即到2030年左右，福建的风电资源可能就加快开发了。届时的风电装机按理论蕴藏量1000万kW的50~60%估算，就是500~600万kW，将占到福建电网装机容量的8~12%，风电在电网中的比重将大于5%；显然，抽水蓄能电站需要相应配套建设，才能保证电网经济稳定运行。
反过来看，福建电网如能在2010年左右建成一座120万 kW的抽水蓄能电站，可在相当长的一段时期内基本解除电网对风电发展的制约，使风电的上网更容易，电能更充分被吸收，对风电的发展有很好的促进作用。
福建风能资源和抽水蓄能电站结合开发的另一个有利条件就是，电网的负荷中心、风能资源、抽水蓄能点都集中在沿海，风电场的发电量、抽水蓄能电站的抽水和发电均可就近消耗转换，免去长距离输送和线路损耗。
长春 旅游5 结语
进入新世纪，福建的电力发展面临着新的机遇和挑战，从可持续发展战略、有益保护生态环境的高度
和福建的省情出发，应加快抽水蓄能电站建设，大力开发风能资源。风蓄结合开发可以扬长避短，相互促进，相得益彰，还可以使福建省能源资源得到优化配置。
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