大力发展以风电和光伏为代表的清洁能源,已成为世界各国保障能源供应安全、保护生态环境、应对气候变化的共同选择。国家风光储输示范工程的建设,标志着我国在推进服务能源转型升级中的自主实践步入到一个更具标杆典范的空间,是能源革命及工程建设发展史上具有划时代、里程碑意义的重要成果。过程值得回味,经验需要总结,让我们顺着工程建设发展走过的铿锵印记,透过文字将其真实地呈现在观者面前,感受他带给我们的希望和力量。
2016年12月11日,我国工业领域的最高奖项——第四届中国工业大奖在北京人民大会堂隆重揭晓,国家风光储输示范工程荣获中国工业大奖。
国网冀北电力有限公司致力于破解清洁能源发展瓶颈,不辱使命,不负重托,采用世界首创的“风光储输联合发电”技术路线,在智能电网技术框架下,建成目前世界规模最大的集风力发电、光伏发电、储能及输电工程“四位一体”的可再生能源项目——风光储输示范工程,为破解清洁能源大规模并网这一世界性难题展开了前沿性探索,取得丰硕成果。
7种输出模式联合应用
探索清洁能源发展新路径
2010年春,张北高原上的冰雪尚未消融,国家风光储输示范工程建设便热火朝天地拉开序幕。冀北公司作为示范工程建设运营单位,不畏严寒、攻坚克难,高质量完成工程建设任务。该工程是世界上第一个集“风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电”于一体的风光储输示范工程。“风光储输联合优化的技术路线属世界首创,没有先例可循。我们要用实际行动开辟一条‘清洁中国、领跑世界’的崭新路径。”时任国网风光储公司总经理马力说。
由冀北公司自主研发的风光储输联合发电全景检测与综合控制系统,是智能电网调度技术支持系统基础平台在新能源场站监控系统首次应用,能够实时优化协调风、光、储各系统运行状态,减小风电和光伏发电功率大幅度、高频率波动,提高电网接纳风电和光伏电源能力,实现风光储联合发电系统的全景监测与综合控制。
时任风光储公司副总工程师的刘汉民博士解释说:“当风电、光伏发电出力足够时,可将多余的发电出力储存到电池中;一旦风光出力不够时,储能系统就可以放出电量。而这一切,都是通过联合发电智能全景优化控制系统实现的。它是整个风光储电站的‘大脑’,可改善风电、光伏出力的波动性和间歇性,使之安全稳定地并入电网运行。”
在控制中心中央大屏幕上,记者直观地看到,代表风电出力、波动较大的蓝色曲线和代表光伏发电出力的黄色曲线,经代表储能变化的橙色曲线“填平补齐”后,变成了代表电站实际发电出力的平滑绿色曲线。
“风、光、储、风+光、风+储、光+储、风+光+储”,7种组态时序出力优化方法,实现了风储、光储和风光储联合等多种发电运行方式自动组态、智能优化和平滑切换,发电品质接近常规电源,不仅满足了平滑出力、跟踪计划、系统调频、削峰填谷等多样调度需求,更解决了新能源发电精细化运行与控制,为大规模新能源并网及调度提供技术支撑。
积极推动科技成果深度转化
实现清洁能源发展水平提升
风光储输联合发电运行及调度模式历经天气阴晴、风云变幻无常、极寒暑热交替等综合考验,将难预测、难控制、难调度的风、光资源转化为优质可靠的绿色电能输入电网。冀北公司依托示范工程,建立了国内首次风光联合发电功率预测数值天气预报,实现多尺度全天候风光联合功率预测技术;并在国内首次应用云成像技术和装置开展光伏功率预测,大范围捕捉方圆云层数据信息,有效提升光伏电站超短期功率预测能力。
一系列科技创新,为解决大规模新能源集中开发、集成应用的世界性难题提供了我国自己的方案。
如今,示范工程的运营经验、成果已经为外界所认可借鉴,并推广应用于美国及我国宁夏、青海多个新能源联合发电示范工程。在示范工程的应用提升效应下,以比亚迪等多家电池储能制造企业为代表,陆续建成投产了系列储能产品,开启了我国电池储能产业先河,产能较过去扩大约40倍,成本降低了78%;其联合发电控制技术及检测系统,已经成为大规模新能源场站生产运行的关键平台,在江苏如东海上风电场监控、西藏羊八井光伏电站监控、酒嘉风电基地得到广泛应用;涵盖规划设计、调试验收、运行检修和技术监督全过程技术标准体系,已应用于大唐新能源和鲁能集团风电场,为大规模新能源精益化运行提供了强有力的技术支撑。
示范引领效果显著
清洁能源“试验田”建设成果丰硕
走进示范工程,张北坝上草原那高高耸立的白色风机和闪闪发光的光伏板,与蓝天碧野交相辉映,与朔风白云水乳交融。
示范工程涵盖7种类别风电机组,选型和建设严格遵循国家相关技术标准、规定,采用统一平台监控,统一远程故障在线监测,实现数据通信友好上传,有功、无功远程可调,在满足低电压穿越性能要求基础上,实现了高电压穿越性能。
紧挨着成片白色风机森林的,是一排排在太阳照射下熠熠生辉的太阳能光伏板。记者了解到,该光伏电站示范应用了最全的光伏组件和跟踪方式,多角度、全方位开展技术经济比较,对比同纬度固定式光伏发电系统跟踪方式,每年能提高约18%的发电量。
随着这一全新的联合发电运行模式的实验与探索,科技人员实现了风光储互补机制及系统集成、全景监测与协调控制、功率预测、源网协调、大规模储能技术等5大技术突破,完成了联合发电智能全景优化控制等10项以上自主设备研发,并获得了储能控制策略等20多项技术创新。事实上,这个示范工程已成为我国新能源发电和储能技术的试验场。
