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西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)地區可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)具(ju)有較(jiao)大潛(qian)力(li)(li)，但是當前國內(nei)對于西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)系統性分(fen)析較(jiao)少。本文(wen)詳細(xi)梳理了西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)電(dian)力(li)(li)供(gong)應及(ji)電(dian)網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)現狀，分(fen)析總結了西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)的(de)(de)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源資源潛(qian)力(li)(li)、分(fen)布以及(ji)相(xiang)關的(de)(de)規(gui)劃(hua)目標和方案，明確了西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)當前電(dian)力(li)(li)背(bei)景及(ji)西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源進一步并網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)技術(shu)障(zhang)礙。基于當前西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)階(jie)段及(ji)中國的(de)(de)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源并網經驗，對比給(gei)出(chu)了適合(he)西(xi)(xi)(xi)非(fei)(fei)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源并網發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)技術(shu)方案和建(jian)議，為未來中-非(fei)(fei)電(dian)力(li)(li)及(ji)可再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源合(he)作提供(gong)借鑒和參考。

1、西非電力概況

西(xi)非(fei)地區（包括貝寧(ning)、布基納(na)法索、科特迪瓦、幾內(nei)(nei)亞(ya)、尼日利亞(ya)、加納(na)、岡比(bi)亞(ya)、多哥、塞拉(la)利昂、塞內(nei)(nei)加爾(er)、馬(ma)里、幾內(nei)(nei)亞(ya)比(bi)紹、尼日爾(er)、利比(bi)里亞(ya)14個(ge)國家，不包含佛得角）的(de)通電(dian)率位列世(shi)界末尾，2017年(nian)可(ke)用電(dian)人(ren)口僅占(zhan)總(zong)(zong)人(ren)口的(de)約52.3%，農村(cun)居民僅有8%可(ke)獲得電(dian)力(li)供應。截至(zhi)2017年(nian)底，西(xi)非(fei)地區總(zong)(zong)裝(zhuang)機容(rong)量為(wei)22.9 GW，可(ke)再生能源(yuan)(yuan)裝(zhuang)機（包括生物質能、水電(dian)、風、光）占(zhan)比(bi)為(wei)23.8%（5.44 GW），其中(zhong)水電(dian)占(zhan)可(ke)再生能源(yuan)(yuan)裝(zhuang)機容(rong)量的(de)97%（5.28 GW），剩余的(de)主要為(wei)光伏（160 MW）。該地區電(dian)力(li)缺(que)乏，電(dian)網(wang)網(wang)架結構薄弱，電(dian)網(wang)覆蓋率低，設(she)備(bei)老舊，輸配(pei)電(dian)損(sun)失大，可(ke)用發(fa)電(dian)與(yu)負荷需求不匹配(pei)，阻(zu)礙了經(jing)濟發(fa)展，特別是礦產(chan)資源(yuan)(yuan)開發(fa)。

在(zai)能(neng)源(yuan)資(zi)(zi)源(yuan)方面，化石能(neng)源(yuan)分布不均，油氣資(zi)(zi)源(yuan)主要分布在(zai)西(xi)非東部(bu)及(ji)沿海(hai)地(di)區(qu)(qu)，可(ke)再生能(neng)源(yuan)資(zi)(zi)源(yuan)分布較為廣(guang)泛，北部(bu)地(di)區(qu)(qu)太陽能(neng)資(zi)(zi)源(yuan)較好，水電(dian)(dian)(dian)資(zi)(zi)源(yuan)則分布在(zai)沿海(hai)地(di)區(qu)(qu)的(de)幾內亞等(deng)國(guo)。為獲得可(ke)靠、廉價、清潔的(de)電(dian)(dian)(dian)力供應，未來將(jiang)以燃氣電(dian)(dian)(dian)站為支撐，大(da)力發展水電(dian)(dian)(dian)和太陽能(neng)發電(dian)(dian)(dian)，如(ru)圖(tu)1所示，通過跨(kua)國(guo)互聯電(dian)(dian)(dian)網建設(she)實(shi)現不同(tong)地(di)區(qu)(qu)、不同(tong)類型電(dian)(dian)(dian)源(yuan)互補(bu)互濟，共(gong)享發電(dian)(dian)(dian)和備用容(rong)量(liang)，保(bao)證系統運行(xing)的(de)穩定(ding)性(xing)(xing)和經濟性(xing)(xing)，西(xi)非在(zai)建跨(kua)國(guo)輸電(dian)(dian)(dian)網絡(luo)如(ru)圖(tu)2所示。

圖1西非(fei)可再生能源重(zhong)點(dian)開發區域

圖2西非在建跨(kua)國輸電(dian)網(wang)絡

2、西非可再生能源并網發展面臨挑戰

不同研(yan)究均表(biao)明(ming)可再(zai)生(sheng)能源未來在(zai)西非(fei)有巨大(da)的(de)發展空間。在(zai)西非(fei)當前電力背景下，由于缺乏相關(guan)知識和經驗，可再(zai)生(sheng)能源的(de)發展和接入將(jiang)會(hui)給現有電力系(xi)統帶來一系(xi)列(lie)技術問(wen)題(ti)。

1）電力系統規模較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)。大部分國(guo)家(jia)的(de)電源裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)，跨國(guo)電網互聯較(jiao)(jiao)弱，系統備(bei)用(yong)發電容量(liang)(liang)和無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率不足。不考慮尼日利亞、加納(na)和科特(te)迪瓦(wa)3國(guo)，其(qi)他西非國(guo)家(jia)的(de)平均(jun)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容量(liang)(liang)為250 MW，有3個國(guo)家(jia)的(de)可用(yong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容量(liang)(liang)甚至不足100 MW，在這樣的(de)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容量(liang)(liang)背景下(xia)，接入波動性可再生(sheng)能源（variable renewable energy，VRE）對本國(guo)電力系統沖(chong)擊巨(ju)大。

2）電(dian)(dian)網(wang)調(diao)度(du)運行(xing)技術落后。西(xi)非大部分電(dian)(dian)網(wang)公(gong)司(si)缺(que)少現代化(hua)的(de)電(dian)(dian)網(wang)調(diao)度(du)自(zi)動化(hua)系統及適當的(de)電(dian)(dian)網(wang)運行(xing)標(biao)準，例如欠(qian)缺(que)AGC功能。因此在VRE滲透率為5%~10%的(de)早期(qi)階(jie)段，VRE接入對(dui)于(yu)具(ju)備調(diao)度(du)自(zi)動化(hua)系統的(de)電(dian)(dian)網(wang)來說(shuo)不會(hui)存在問(wen)題，但對(dui)于(yu)西(xi)非電(dian)(dian)網(wang)落后的(de)手動調(diao)度(du)能力來說(shuo)，其并網(wang)調(diao)度(du)運行(xing)存在諸多困難。

3）設備及電(dian)站(zhan)運(yun)(yun)維能(neng)(neng)力(li)(li)不足(zu)。電(dian)網運(yun)(yun)行人員對于可再生能(neng)(neng)源設備的知識和經驗(yan)匱乏，運(yun)(yun)維能(neng)(neng)力(li)(li)不足(zu)，具有(you)可再生能(neng)(neng)源設備和電(dian)站(zhan)運(yun)(yun)維能(neng)(neng)力(li)(li)的本地利益(yi)相(xiang)關者較少，導(dao)致后期可再生能(neng)(neng)源項目(mu)難(nan)以維護，效率(lv)降低或者損壞，降低發(fa)電(dian)能(neng)(neng)力(li)(li)。

4）并網(wang)規(gui)劃(hua)能(neng)力薄(bo)弱。最(zui)低(di)成(cheng)本發電規(gui)劃(hua)是長期電源(yuan)規(gui)劃(hua)中(zhong)很重要(yao)的一步，但(dan)西(xi)非地區本地大多數公(gong)用事(shi)業(ye)部門（電力公(gong)司等）缺乏VRE電站規(gui)劃(hua)能(neng)力與(yu)工(gong)具(ju)，相關(guan)規(gui)劃(hua)需要(yao)借(jie)助外部資(zi)源(yuan)，同時缺乏系(xi)統級的整體規(gui)劃(hua)。

3、西非可再生能源并網規劃運行技術

結合(he)(he)西非VRE接入比(bi)例及(ji)各國電力背景，可(ke)(ke)(ke)認為西非地區(qu)整體(ti)可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)能源處于并(bing)網運行的早(zao)期階段，即階段1，如表1所示。分(fen)析并(bing)提(ti)出(chu)適合(he)(he)該階段的可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)能源并(bing)網技(ji)術(shu)，可(ke)(ke)(ke)以降低可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)能源發(fa)電并(bing)網對系統(tong)的影(ying)響，提(ti)升系統(tong)運行的穩定性(xing)和可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)。同時可(ke)(ke)(ke)以預見，西非未來VRE比(bi)例將大幅提(ti)升，并(bing)實現跨越式發(fa)展(zhan)，為此按照(zhao)階段需(xu)求程度并(bing)兼(jian)顧長(chang)遠發(fa)展(zhan)提(ti)出(chu)適合(he)(he)西非地區(qu)發(fa)展(zhan)狀(zhuang)況的可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)能源發(fa)電并(bing)網技(ji)術(shu)方案及(ji)建(jian)議，為西非可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)能源并(bing)網發(fa)展(zhan)提(ti)供參考。

表1 VRE并(bing)網不同階段特性

1）實時(shi)監(jian)控(kong):為達到出力(li)(li)可(ke)(ke)見可(ke)(ke)控(kong)，西非VRE電站需要裝備(bei)實時(shi)監(jian)控(kong)系統，如(ru)SCADA系統，具備(bei)通(tong)信和控(kong)制能(neng)力(li)(li)，能(neng)夠(gou)響應(ying)控(kong)制信號自動(dong)調整出力(li)(li)，進而可(ke)(ke)提(ti)供頻率電壓(ya)調節服務，同時(shi)電力(li)(li)公司也需要具備(bei)對應(ying)的(de)VRE監(jian)控(kong)系統。此(ci)外在并網(wang)監(jian)控(kong)方面(mian)相關(guan)的(de)國(guo)際標準已經成熟，可(ke)(ke)以(yi)與各國(guo)電力(li)(li)背景相結合(he)指(zhi)導(dao)本地并網(wang)導(dao)則的(de)制定(ding)。

2）功(gong)(gong)率預測(ce)(ce):在(zai)西(xi)非，由于光伏發電(dian)將成(cheng)為系(xi)統中不可忽視的(de)一部(bu)分，電(dian)網公司需要(yao)通過功(gong)(gong)率預測(ce)(ce)來感知爬坡事件，安排旋轉備用容(rong)量，來有計劃地平衡功(gong)(gong)率差額。先進的(de)功(gong)(gong)率預測(ce)(ce)工(gong)具及系(xi)統可以幫(bang)助降(jiang)低火電(dian)機組的(de)調度出力，同時減少棄光，提高系(xi)統運行(xing)經(jing)濟性(xing)；在(zai)光伏發電(dian)比例較高時，也(ye)有助于提升系(xi)統可靠性(xing)。

3）發電(dian)調度(du):西(xi)非大部分國家缺乏(fa)預測(ce)和(he)調度(du)相關的(de)(de)(de)工具與系統，VRE難以有效納入調度(du)計(ji)劃。VRE接入后，電(dian)力(li)(li)公(gong)司(si)需(xu)要按照優(you)先調度(du)的(de)(de)(de)原則在滿(man)足系統安全約(yue)束的(de)(de)(de)條件下制定(ding)充(chong)分的(de)(de)(de)日(ri)前發電(dian)計(ji)劃，體現VRE并網的(de)(de)(de)經濟性；同時根據VRE的(de)(de)(de)日(ri)內(nei)出(chu)力(li)(li)，不斷更新調整機組的(de)(de)(de)調度(du)順序，優(you)化機組出(chu)力(li)(li)。對于實時調度(du)層面，目(mu)前還(huan)較難實現，需(xu)要足夠的(de)(de)(de)旋轉備用進行支撐。

4）友好并網(wang)(wang):由(you)于相關的(de)VRE電(dian)(dian)(dian)站項目較(jiao)少，當前西非各國(guo)電(dian)(dian)(dian)力(li)公司對電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子設備性能(neng)認識有限。隨著(zhu)VRE比例的(de)不斷提高，需要(yao)注意VRE發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)并網(wang)(wang)支(zhi)撐功能(neng)及并網(wang)(wang)標準(zhun)制定(ding)，對新建VRE發(fa)電(dian)(dian)(dian)設備及場(chang)站的(de)并網(wang)(wang)提出要(yao)求，以(yi)提高系統運行的(de)安全穩(wen)定(ding)性。

5）機(ji)組靈活(huo)(huo)性:隨(sui)著西(xi)非(fei)未來VRE接入比(bi)例增(zeng)加，當(dang)進入第(di)3階段(duan)后，南部(bu)大量的(de)(de)水(shui)電及尼日利亞的(de)(de)燃(ran)(ran)氣(qi)發電可(ke)以作為(wei)良好的(de)(de)靈活(huo)(huo)性資(zi)源(yuan)，同時北部(bu)缺(que)水(shui)但具(ju)備豐富(fu)太陽能資(zi)源(yuan)的(de)(de)地區，可(ke)以發展(zhan)一定的(de)(de)光熱(re)發電作為(wei)靈活(huo)(huo)性資(zi)源(yuan)支撐當(dang)地VRE的(de)(de)并(bing)網消納。在這些選項之外，西(xi)非(fei)大量燃(ran)(ran)油燃(ran)(ran)煤機(ji)組的(de)(de)靈活(huo)(huo)調節(jie)能力也是不(bu)可(ke)或缺(que)的(de)(de)。

6）區域互(hu)聯與(yu)多(duo)(duo)能(neng)(neng)互(hu)補(bu):大(da)規模可再生(sheng)能(neng)(neng)源并網與(yu)消(xiao)納需要(yao)不同區域電(dian)(dian)網的(de)互(hu)聯，以充分利(li)用多(duo)(duo)樣化(hua)電(dian)(dian)力系統之間(jian)的(de)多(duo)(duo)能(neng)(neng)協同作用。西非各國(guo)(guo)裝機容量普遍較低，通過電(dian)(dian)網跨國(guo)(guo)互(hu)聯共享該地區的(de)發電(dian)(dian)和備用容量，對于各國(guo)(guo)接入大(da)量VRE至關重要(yao)。

7）電源和電網(wang)協調(diao)規劃：在西非(fei)，大部分(fen)可再(zai)生(sheng)能源資(zi)源位于偏遠地(di)區(qu)，電力(li)需求較低，考(kao)慮各種約束(shu)的(de)電源和電網(wang)協調(diao)規劃可以(yi)避免未(wei)來棄(qi)風棄(qi)光現象的(de)發(fa)生(sheng)。目前西非(fei)大部分(fen)電力(li)部門(men)為垂直一體化結構，這有(you)助于電源和電網(wang)的(de)協調(diao)規劃，避免VRE的(de)盲目開發(fa)。

展望

西(xi)非國(guo)(guo)家(jia)對當地(di)可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)及(ji)電(dian)網(wang)設備、系(xi)統(tong)、技(ji)(ji)術(shu)、能(neng)(neng)力不足(zu)的(de)擔(dan)心(xin)影(ying)響了(le)大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)利(li)用可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)信心(xin)，技(ji)(ji)術(shu)和經(jing)驗共(gong)享對西(xi)非各國(guo)(guo)理解本國(guo)(guo)的(de)可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)并(bing)網(wang)規(gui)(gui)劃(hua)與運行問題，以(yi)及(ji)如何在本國(guo)(guo)電(dian)力系(xi)統(tong)中應(ying)用相關的(de)技(ji)(ji)術(shu)具有(you)重要作用。中國(guo)(guo)的(de)可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)經(jing)驗表明，大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)開發(fa)可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)并(bing)接入(ru)電(dian)力系(xi)統(tong)是可(ke)以(yi)實(shi)現的(de)，這為具有(you)大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)水電(dian)及(ji)太陽能(neng)(neng)開發(fa)潛力的(de)部分西(xi)非國(guo)(guo)家(jia)開辟了(le)光明的(de)道路。中國(guo)(guo)和西(xi)非在可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)領域發(fa)揮互補優勢，深度合作，對于推動西(xi)非可(ke)持續發(fa)展(zhan)將發(fa)揮重要作用。