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国家风光储输示范工程为什么能?

2016-12-14 北极星智能电网在线 北极星智能电网在线

中国工业大奖是国务院批准设立的我国工业领域最高奖项,代表了“大国制造”的最高水平,被誉为中国工业的“奥斯卡”。

12月11日,第四届中国工业大奖在北京人民大会堂揭晓,国家电网公司的国家风光储输示范工程与探月工程、航母工程等其他8个工程一起荣获中国工业大奖。那么,国家风光储输示范工程到底是个什么工程?它为什么能获得中国工业领域最高奖项的青睐?

国家风光储输示范工程 资料图

新能源消纳难

风光储输示范工程应运而生

长期以来,我国能源结构以化石能源为主,大规模开发利用化石能源,让我国面临着资源与环境的双重挑战,大力发展可再生能源已成为必然选择。

近年来,我国新能源快速发展,远远超出预期。2000年~2015年,全球风电、太阳能发电装机分别增长了23倍、175倍;我国风电、太阳能发电装机分别增长了280倍、1400倍,增长速度惊人。新能源发电规模的猛增带来了消纳难题,与传统能源完全不同,新能源具有随机性、波动性、间歇性等特点,大规模的新能源并网消纳,对于电力系统而言是个巨大挑战。有电力专家形容:“新能源就像一个不听话的孩子,时不时地会调皮捣蛋。”

2011年,我国发生几起风机脱网事故,暴露了当时很多风机不具备低电压穿越能力的问题,此外,可再生能源如何安全稳定入网也是国际难题,德国风电就曾发生过大规模的脱网事故,引起了整个欧洲电网的震荡,这些事故都暴露了大规模风电接入带来电网整体安全性等问题。

新能源发电的不稳定性直接导致了弃风弃光现象严重,西北一些新能源电站的弃风弃光率达到50%。尽管如此,新能源仍然在以滚雪球的速度发展着。

为了消纳规模如此之大的新能源电力,虽然各方不断在消纳机制上摸索、创新,但一些一直困扰新能源消纳的技术难题还是没有得到很好的解决。比如风电单机容量不足、光伏面板的转化效率难以实现突破、大规模储能电池在经济性上仍然难以走向现实等。多年来,这些问题成为新能源发展的瓶颈。

为了解决这些难题,必须有一个国家级的应用和验证各类新能源技术的示范平台。在这种情形下,国家电网公司肩负起新能源大规模消纳并网的技术攻关重任,投入技术团队和巨资,建设了国家风光储输示范工程。

世界首创风光储输联合优化
新能源从“调皮鬼”变“乖孩子”

国家风光储输示范工程增强了风电和光伏发电的友好性,保障了大规模新能源并网安全,实现了新能源大范围配置,这是它获得中国工业大奖的主要原因。

在国家风光储输示范工程中,国家电网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的首次应用。

在这个智能系统的控制下,国家风光储输示范工程可以进行“风、光、储、风+光、风+储、光+储、风+光+储”7种组态时序出力,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了技术支撑。这一风光储输联合优化的技术路线属世界首创。

对此,在示范工程工作多年的国网冀北电力风光储公司副总工程师刘汉民博士解释说:“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,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。”

风光储输示范工程还引领着风电、光伏、储能电池行业的技术进步。

在风电方面,示范工程突破常规风电场概念,采用统一监控平台,将不同厂家、不同技术路线的所有风电机组组合成一个有机整体。风机有功、无功功率已实现在线动态可调,有功调整速度、响应时间与常规水电机组相当。在全部具备低电压穿越能力的基础上,实现国内机型首次高电压穿越性能测试,时间及功率倍数均创国内最高纪录。

在光伏发电方面,示范工程在国内首次建立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,并成功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。

在储能电池方面,建成世界规模最大的多类型化学储能电站。储能电站内具有全部自主知识产权的大规模储能监控系统,可以对多种类型电池进行统一监控,实现平滑出力、跟踪计划、削峰填谷、系统调频四大功能,使风电、光伏发电的出力特性达到或接近常规电源,网源友好性能得到极大改善加强。这个储能电站也是全球首家具有“黑启动”功能的大规模新能源联合发电站,填补了国内外该领域技术空白,确保了新能源涉及的局部微电网在特殊情况下的可靠运行。

新能源设备的试验田

新能源技术的风向标

从中国工业大奖的评选标准来看,除了关注工程的科技含量和社会意义外,还有很重要的一点就是考量工程对所处行业的带动和引领作用。国家风光储输示范工程就是一项名副其实的新能源行业的领军工程。

自2011年投运以来,国家风光储输示范工程已经成为我国风电、光伏发电、储能电池行业各类新设备的试验田、新技术的风向标。

全国政协副主席、科技部部长万钢视察示范工程时说:“国家风光储输示范工程不仅是我国新能源综合利用成果的集中展示,也为我国未来新能源的发展提供了技术示范平台,对未来我国新能源的规模化应用具有重要的示范和借鉴意义。”在今年中国工程院院士们对风光储输示范工程的考察中,院士们也一致认为风光储输示范工程探索出了一条世界首创的风光储输联合发电运行模式。

风光储输示范工程也成为我国新能源设备的试验田。近年来,国内几乎每出现一种新型风力发电机、光伏发电面板、储能电池,都会在风光储输示范工程首先得到应用,这些设备在这里的运行情况将反馈给国内新能源技术设备企业,为他们继续改进设备提供技术支持。在风光储输示范工程的应用提升效应下,比亚迪等多家电池储能制造企业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%;风光储输示范工程的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、西藏羊八井光伏电站、酒嘉风电基地得到广泛应用;风光储输示范工程在设计建设中形成的涵盖规划设计、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。

多年来,风光储输示范工程围绕突破新能源大规模并网运行的技术瓶颈,通过自主创新,形成了一系列具有国际领先水平的核心技术,开辟了一条破解新能源消纳世界难题的中国路径。未来,我国新能源装机还将持续快速增长,以风光储输示范工程为代表的新能源技术设备创新基地也将肩负更重要的责任。

来源:亮报 作者:郑永生


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