風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程能有效解決新能源并網(wǎng)技術(shù)難題

    從河北省張北縣縣城向西，僅半小時(shí)車程后，就可以看到一排排風(fēng)力發(fā)電機(jī)高聳在地平線上，連成一道美麗的風(fēng)景。這里坐落著目前世界上規(guī)模最大的，集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及智能調(diào)度輸電于一體的新能源友好并網(wǎng)綜合示范項(xiàng)目——國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程。

    近年來，我國以風(fēng)能、太陽能發(fā)電為代表的新能源發(fā)展突飛猛進(jìn)，人們寄望于它能改變我國失衡的電源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排。然而，一次次風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故讓人們陷入了沉思，如果不能解決新能源友好上網(wǎng)問題，新能源健康發(fā)展將受到制約。2011年12月25日，國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程一期工程的竣工投產(chǎn)，有效解決了新能源大規(guī)模并網(wǎng)的世界性技術(shù)難題，點(diǎn)亮了新能源未來發(fā)展之路。 本`文-內(nèi).容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

    從間歇波動(dòng)到平穩(wěn)輸出

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    8月7日15時(shí)，在國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程智能控制中心的大廳里，大大的屏幕上顯示了當(dāng)時(shí)的發(fā)電情況：風(fēng)電2.52萬千瓦、光伏發(fā)電5210千瓦、儲(chǔ)能1490千瓦。冀北電力有限公司風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站有限公司副總經(jīng)理王銀明解釋說，當(dāng)風(fēng)力較大或陽光較強(qiáng)時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以把多余的能量儲(chǔ)存起來，儲(chǔ)能顯示的就是負(fù)數(shù)；反之，儲(chǔ)能裝置顯示的是正數(shù)，就需要釋放能量，這么做有助于整體電能輸出更加平穩(wěn)。

    “更加平穩(wěn)”——這個(gè)看似簡單的目標(biāo)，卻是新能源發(fā)電一直以來難以達(dá)到的要求。 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

    我國是風(fēng)電大國，新增風(fēng)電裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量均居全球第一位，光伏發(fā)電也呈迅猛發(fā)展態(tài)勢。但是，并網(wǎng)和消納問題卻是制約二者持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。

    風(fēng)電和光伏發(fā)電都具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，且風(fēng)能、太陽能資源富集地區(qū)與主要負(fù)荷中心呈逆向分布，決定了我國風(fēng)電開發(fā)只能以大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離高壓輸送為主，光伏發(fā)電接入電網(wǎng)呈現(xiàn)出大規(guī)模集中接入與分布式接入并舉的特點(diǎn)。 禸*嫆唻@洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

    這要求我國新能源大規(guī)模發(fā)展必須突破三個(gè)技術(shù)問題：其一，電力系統(tǒng)調(diào)峰問題，風(fēng)電和光伏發(fā)電作為單一的發(fā)電系統(tǒng)提供電能輸出時(shí)，需要建設(shè)大量的備用容量和調(diào)峰電源，以防其不出力時(shí)隨時(shí)備用；其二，電力系統(tǒng)安全問題，風(fēng)電、光伏發(fā)電具有出力多變和瞬間沖擊的特點(diǎn)，對電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性造成影響；其三，電能質(zhì)量問題，風(fēng)電、光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)引起電壓水平降低，風(fēng)機(jī)中的電子設(shè)備帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。

    由國家電網(wǎng)公司自主研發(fā)、設(shè)計(jì)和建設(shè)的國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，一舉攻克了這些技術(shù)難題。

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    “電力系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)、輸、變、配、用瞬間完成的系統(tǒng)，新能源如果不能滿足安全、穩(wěn)定、可靠的要求，那么，無論風(fēng)電還是光伏發(fā)電，對于電網(wǎng)而言都不是優(yōu)質(zhì)電能。”冀北電力有限公司風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站有限公司總經(jīng)理閆忠平表示，國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程最重要的使命就是通過風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電，消除新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性對電網(wǎng)的沖擊，從而將風(fēng)電、光伏發(fā)電變?yōu)閮?yōu)質(zhì)電能。

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    去年年底至今年年初，風(fēng)電裝機(jī)眾多的張家口地區(qū)發(fā)生了兩次風(fēng)機(jī)大面積脫網(wǎng)事故，而剛剛投產(chǎn)不久的國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程卻沒有受到影響，經(jīng)受住了風(fēng)機(jī)大面積脫網(wǎng)引起的末端電網(wǎng)電壓降低的考驗(yàn)。

    國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程的投運(yùn)，對局部地區(qū)日趨嚴(yán)重的棄風(fēng)限電問題是個(gè)特大的利好消息。投運(yùn)以來，示范工程已實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)多組態(tài)、多功能、可調(diào)節(jié)、可調(diào)度的聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行方式，初步實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑風(fēng)光出力、跟蹤調(diào)度計(jì)劃出力、削峰填谷功能，減少大規(guī)模風(fēng)電接入對電網(wǎng)的沖擊。截至今年7月21日，工程已累計(jì)發(fā)電2.09億千瓦時(shí)。

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    從“智能調(diào)度”到“風(fēng)光互補(bǔ)”

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    在美麗的張北草原，兩臺體型龐大的垂直軸風(fēng)機(jī)的葉輪正迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，這是目前世界上單機(jī)容量最大的垂直軸風(fēng)機(jī)，它能充分利用來自各個(gè)方向的風(fēng)能。不遠(yuǎn)處，國內(nèi)單機(jī)容量最大的3000千瓦永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)也堅(jiān)守在崗位上……這些國內(nèi)、甚至世界上最新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，正向國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程源源不斷地輸送著電能。

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    各種新機(jī)型云集，技術(shù)指標(biāo)是否統(tǒng)一？對此，風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站有限公司生產(chǎn)技術(shù)部主任劉漢民表示，對不同類型的風(fēng)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控是示范工程的一大技術(shù)亮點(diǎn)。目前各風(fēng)機(jī)廠家監(jiān)控系統(tǒng)都只能控制自己廠家的風(fēng)機(jī)，通信協(xié)議互不開放，也就是說，每個(gè)風(fēng)機(jī)都說“方言”，彼此之間語言不通，調(diào)度既聽不懂，也不能第一時(shí)間聽到。風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程則解決了“語言”統(tǒng)一的大問題，打破了“語言壁壘”，讓大家都說“普通話”?；谑痉豆こ套灾餮邪l(fā)的風(fēng)電廠調(diào)控一體化系統(tǒng)，可以使風(fēng)電廠的信息實(shí)時(shí)同步傳送，大家都聽調(diào)度的指令。

    國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程總工程師雷為民說：“統(tǒng)一通信協(xié)議，將為以后千萬千瓦級風(fēng)電廠并網(wǎng)提供技術(shù)鋪墊，如果網(wǎng)源之間所有數(shù)據(jù)都無縫銜接，交流順暢，風(fēng)電甚至還可以用于調(diào)頻調(diào)峰，而且響應(yīng)更快、更經(jīng)濟(jì)。” 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

    國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程不僅僅是新機(jī)型的試驗(yàn)場，還是先進(jìn)理念的“煉丹爐”。從規(guī)劃、設(shè)計(jì)之初，到建設(shè)、投運(yùn)之時(shí)，示范工程就給出破解新能源并網(wǎng)瓶頸的答案——風(fēng)光互補(bǔ)、網(wǎng)源友好、智能調(diào)度。 內(nèi)-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

    張北地區(qū)的氣候特點(diǎn)在北方具有普遍性：冬春日照時(shí)間短、風(fēng)力大，夏秋日照足、風(fēng)力弱，白天日照強(qiáng)、風(fēng)速小，夜間無日照、風(fēng)速大?？扇绻麑r(shí)間點(diǎn)縮短至一天，甚至一小時(shí)、一刻鐘之內(nèi)，風(fēng)光的互補(bǔ)性就很小了。因此，國家電網(wǎng)公司的專家們在示范工程初期論證時(shí)，重點(diǎn)考慮的一個(gè)原則就是如何合理利用風(fēng)能和光能的互補(bǔ)性，其中最關(guān)鍵的就是儲(chǔ)能技術(shù)。

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    示范工程儲(chǔ)能電站總裝機(jī)容量2萬千瓦，可儲(chǔ)存電量9.5萬千瓦時(shí)，安裝了磷酸鐵鋰儲(chǔ)能、液流儲(chǔ)能和鈉硫儲(chǔ)能裝置，是目前世界上規(guī)模最大的多類型化學(xué)儲(chǔ)能電站。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

    可以說，這個(gè)世界上最大的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，是各種風(fēng)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備的大薈萃，匯集了這三類能源利用方式中各類工業(yè)化路線的裝置。據(jù)介紹，公司在該工程中匯集如此多種類的裝備，是為了積累試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較各類技術(shù)路線的優(yōu)劣，為我國新能源大規(guī)模友好接入電網(wǎng)積累經(jīng)驗(yàn)，這也正是工程“示范”價(jià)值的體現(xiàn)。

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    國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、選型和發(fā)展路線等方面的嘗試，為未來在全國大規(guī)模推廣風(fēng)光儲(chǔ)輸系統(tǒng)工程提供了充足的樣本和充分的借鑒。由于工程尚處于試驗(yàn)階段，工作人員仍需堅(jiān)持不懈地積累數(shù)據(jù)，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，通過計(jì)算機(jī)仿真分析，為大規(guī)模工程應(yīng)用做更深入的系統(tǒng)研究。

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    “風(fēng)光儲(chǔ)輸系統(tǒng)工程解決了風(fēng)電、光電并網(wǎng)的波動(dòng)性問題，我們相信，未來它們能夠跟火電一樣，成為可預(yù)測、可控制、可調(diào)度的友好電源。在50年之后，風(fēng)光儲(chǔ)輸將是普遍的電源形式，是最有希望替代火電的電源。”雷為民說，公司在風(fēng)光儲(chǔ)輸工程上的嘗試可能短期內(nèi)還無法收到巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是這種“為未來投資”的做法，將極大地改寫中國電力發(fā)展的進(jìn)程。

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