編者按：近年來，我國新能源發(fā)展在國家政策的扶植下，裝機容量、產(chǎn)業(yè)規(guī)模都有顯著進步，再看如今的青海，擁有百萬裝機的黃河上游光伏基地、全球最大的龍羊峽水光互補光伏電站，目前可再生能源裝機、發(fā)電量占比分別達到86.5%和86.2%，新能源裝機達到1229萬千瓦。
能源革命方興未艾，清潔能源發(fā)展正當其時。未來青海的能源電力發(fā)展必將是大規(guī)模多品種的清潔發(fā)電技術(shù)市場、大規(guī)模的電力外送市場、大規(guī)模的儲能市場，以及大規(guī)模的全民共享清潔能源市場。
6月下旬的一個尋常清晨，從事貨運工作的李師傅從床上爬起來，溫暖明亮的燈光下，他麻利地著手準備開始當天的工作——接收運往青海海南藏族自治州的光伏板和線纜。
就在五年前，一座光伏產(chǎn)業(yè)基地在海南州塔拉灘上破土動工，那些跳躍在藍色光伏板上的耀眼光斑，總能吸引駕車駛過的他多看幾眼。
當時的李師傅并沒有想到，忙碌穿梭在公路上的自己，無意中見證了世界上規(guī)模最大的水光互補光伏電站的誕生。而如今，說起這個光伏電站，他一臉自豪：“太陽曬著，電就有了，現(xiàn)在我們用的電都是從這里送出去的。”
27年前，由聯(lián)合國開發(fā)計劃署支持，在青海湖畔建成了青海省第一座4千瓦光伏電站。如今，距此幾十公里的海南藏族自治州共和縣塔拉灘上，一排排光伏發(fā)電板鱗次櫛比，綿延至地平線。光影閃爍間，映射出“電力特區(qū)”新能源產(chǎn)業(yè)的崛起之路，也折射出“三江源頭”對綠色夢想的孜孜追尋。
雖然地處“胡煥庸線”以西，發(fā)展不平衡、不充分的矛盾始終困擾著遠離負荷中心的母親河源頭，但造物主的公平，也同樣給予了青海得天獨厚的清潔能源資源和重要的生態(tài)地位——這里是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，理論蘊藏量2187萬千瓦豐富的水力資源鑄造了“中華水塔”；這里光照時間長、輻射強度大，可開發(fā)量超過30億千瓦和7500萬千瓦的太陽能、風能資源，在近10萬平方公里的荒漠戈壁上孕育了全國清潔能源輸出的“聚寶盆”。
2014年6月，習近平總書記提出推進能源消費、供給、技術(shù)、體制革命和國際合作的“四個革命、一個合作”戰(zhàn)略思想，對能源領(lǐng)域的改革作出了一系列重要論述和指示，開創(chuàng)了我國能源領(lǐng)域發(fā)展的新局面；2016年8月，習總書記在青海視察時指出，“青海的生態(tài)地位重要而特殊”，“保護好三江源，保護好‘中華水塔’，是青海義不容辭的重大責任，來不得半點閃失”，并作出“要使青海成為國家重要的新型能源產(chǎn)業(yè)基地”的重要批示。
如今的青海，依托于百萬裝機的黃河上游光伏基地和全球最大的龍羊峽水光互補光伏電站，可再生能源裝機、發(fā)電量占比分別達到86.5%和86.2%，新能源裝機達到1229萬千瓦，首次超過水電裝機，居全國第一；累計總投資164億元的38項配套送出工程和12條輸電通道的建設(shè)，推動外送清潔電量超過100億千瓦時，2019年首次實現(xiàn)電力凈輸出；電力直接交易規(guī)模達214億千瓦時，降低企業(yè)用電成本11.6億元。
青海，已經(jīng)實現(xiàn)了從“風生水起”到“風光無限”的飛躍。
曾有外媒在青海實現(xiàn)首次全清潔能源供電實踐后這樣評價：“一個人口稀少，擁有黃河和長江源頭的中國省份，卻在鑄造著一個又一個清潔能源里程碑。”
如果將“綠電7日”看作全國全清潔能源供電的首次實踐，那么，168小時水、光、風多能互補技術(shù)的應用，不僅刷新了全清潔能源供電的世界紀錄，也鳴響了我國清潔能源利用的“綠色初音”。
如果說“綠電9日”是青海全清潔能源供電的一次自我挑戰(zhàn)，那么，216小時全清潔能源供電的實踐中，既是深化多能互補協(xié)調(diào)控制、新能源大數(shù)據(jù)監(jiān)測分析兩項技術(shù)的檢驗與淬煉，也是運用調(diào)峰補償、負荷參與調(diào)峰兩項市場機制的初探與突破，在技術(shù)與市場間演繹“琴瑟和鳴”。
如果視“綠電15日”為青海踐行綠色發(fā)展的新坐標，那么，360小時的產(chǎn)、供、用各環(huán)節(jié)深入?yún)⑴c，不僅展示了政策、經(jīng)濟、環(huán)保與市場的需求聚合在同一觸發(fā)點時映射出清潔能源利用的廣闊前景，也在廣袤的青海高原上奏響清潔能源生產(chǎn)、傳輸、消費的“和諧交響”。
翻閱人類能源利用的歷史，化石能源在過去數(shù)百年中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。而今，在以100%清潔能源使用為目標，以科技創(chuàng)新為支撐，以智能電網(wǎng)建設(shè)為保障，打造清潔能源建設(shè)、使用和輸出全鏈條示范的整體思路下，“青海樣本”既濃縮了我國在倡導綠色發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型中，踐行清潔低碳、安全高效能源體系建設(shè)的每一個片段，也在向世人展現(xiàn)著人類了解自然、駕馭自然、保護自然的能力與底氣。
新能源讓水電站再次“風光”起來
“龍羊”系藏語，“龍“為溝谷，”羊“為峻崖。從西寧出發(fā)，翻過日月山，穿過大草原，南行146公里，便到達崇山峻嶺環(huán)抱的龍羊峽水電站。
早在新中國成立之初，毛澤東同志就提出“一定要把黃河的事情辦好”。從1952年開始，國家燃料工業(yè)部水利建設(shè)總局和黃河水利委員會勘查隊、水電部西北勘測設(shè)計院、北京勘測設(shè)計研究院，進行了長達20多年的勘察設(shè)計研究工作。1976年1月28日，中共中央、國務院批準興建龍羊峽水電站，2月4日，水電部正式向水電四局下達龍羊峽水電站施工建設(shè)任務。從當月起，水電四局職工隊伍陸續(xù)進入施工現(xiàn)場，開始了轟轟烈烈的工程建設(shè)。
龍羊峽水電站作為黃河上游龍青段規(guī)劃中的第一座大型梯級水電站，是我國自行設(shè)計、施工的大型水力樞紐，代表著20世紀80年代中國水電工程的最高水平，當時以大壩最高、水庫庫容最大、水輪機單機容量最大聞名于世。
碧波蕩漾萬千，重巒疊嶂千刃。從龍羊峽水電站源源不斷送出的每一度電，都在述說著青海電力工業(yè)的歷史性轉(zhuǎn)折與飛躍。隨著4臺機組的全部投運，青海省從1986年全省發(fā)電裝機容量僅33.1萬千瓦，一舉飛躍到1989年的165.3萬千瓦；發(fā)電量從14.7億千瓦時躍升至58億千瓦時，青海省自此結(jié)束了電力輸入省的歷史，進入了高電壓、大機組、大電網(wǎng)的發(fā)展階段；在承擔起西北電網(wǎng)第一調(diào)峰調(diào)頻重任的同時，也實現(xiàn)了從全國電力工業(yè)最落后的省份之一，向水電基地、能源基地轉(zhuǎn)身的邁進。
在央視“建國70周年巡禮”專題紀錄片中，鏡頭這樣講述著這座見證新中國水電事業(yè)發(fā)展的龍頭電站，在能源轉(zhuǎn)型變革中的價值再造與延伸——大壩巍峨，平湖壯闊，247億立方米的“龍羊湖”與不遠處藍色的“光伏海”相映生輝。屹立在峽谷盡頭的龍羊峽水電站，在踐行綠色低碳發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中，迎來了清潔發(fā)展的新搭檔，這就是位于電站西側(cè)的塔拉灘光伏園區(qū)，兩者互為補充，共同構(gòu)成了世界上最為先進的85萬千瓦龍羊峽水光互補光伏電站。
“光伏只在白天發(fā)電，晚上出力為零；當光伏電站發(fā)電時，電網(wǎng)中其他電源需調(diào)整出力，讓出負荷由光伏發(fā)電供電；當云層飄過時，光伏電站出力迅速下降，其他電源的出力必須迅速增加，補充光伏發(fā)電減少造成的電力缺額。”國家電投黃河公司光伏維檢公司副總經(jīng)理李炬介紹。
為解決好光伏發(fā)電間歇性、波動性和隨機性較大的問題，國家電投集團黃河公司聯(lián)合相關(guān)科研院所，共同研發(fā)了水光互補協(xié)調(diào)運行控制系統(tǒng)，85萬千瓦光伏電站被視為“虛擬水電機組”接入龍羊峽水電站，通過水輪機組的快速調(diào)節(jié)，將原本光伏間歇、波動、隨機、功率不穩(wěn)定的鋸齒形光伏電源，調(diào)整為均衡、優(yōu)質(zhì)、安全，且更加友好的平滑穩(wěn)定電源，以兩個電源組合的電量送入電網(wǎng)。
在電站的監(jiān)控屏幕上，各色曲線隨著時間軸推移各自波動——大片藍色水電穩(wěn)穩(wěn)托底，光伏隨著時間線變化畫出大片綠色。“龍羊峽水電站只需要幾秒鐘的時間就能對光伏發(fā)電的變化作出反應，調(diào)節(jié)后的總發(fā)電量與調(diào)度發(fā)電曲線吻合，電網(wǎng)再也不用擔心光伏發(fā)電的穩(wěn)定性了。”龍羊峽發(fā)電分公司副總經(jīng)理黃青剛說，“剛開始人們普遍擔憂，龍羊峽水電站會因為參與光伏出力的波動調(diào)整，而損失調(diào)峰調(diào)頻的性能。但是大量的實驗數(shù)據(jù)表明，龍羊峽水電站的調(diào)峰調(diào)頻的性能并沒有受到任何影響，反而得到進一步加強。通過水光互補，水電站送出線路的年利用小時由原來運行的4621小時提高到5019小時，大幅提高了水電站的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了國有資產(chǎn)的保值增值。”
在綠色清潔發(fā)展的時代浪潮中，大規(guī)模水光互補關(guān)鍵技術(shù)的應用，不僅為多能聯(lián)合控制技術(shù)和智能調(diào)度系統(tǒng)的應用奠定基礎(chǔ)，也重新定義了龍羊峽水電站的綠色內(nèi)涵與外延，使龍羊峽這座彰顯電力人智慧與勇敢的水電站，與風、光資源再次“風光”起來。
同時，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，在提升大規(guī)模光伏電站運維效率，推動國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)從粗放進入精細化管理時代的同時，也重塑了光伏發(fā)電技術(shù)在科技時代中價值創(chuàng)造的速度與速率。
李炬告訴記者，“龍羊峽水光互補光伏電站的一個子陣，就有4480塊光伏組件，一共有370萬塊組件，2人每天只能巡檢12個子陣。電站的光伏組串出現(xiàn)故障或者遮擋等異常情況時，通過人為來一一排查費時費力，也很難在短時間內(nèi)找到故障點。在長期運行中還可能會出現(xiàn)熱斑、隱裂等現(xiàn)象，靠人工很難排查。”
針對光伏電站規(guī)?；l(fā)展階段的建設(shè)和運維中存在的一系列問題，國家電投黃河公司將數(shù)字信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)相融合，應用4G網(wǎng)絡、智能手持終端、手機APP軟件、智能巡檢無人機等技術(shù)，依托“云計算”和“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網(wǎng)”等數(shù)據(jù)技術(shù)及人工智能，改變以往單電站運維模式，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享、協(xié)同聯(lián)動一體化管控平臺，新能源電站實現(xiàn)“集中監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析、遠程診斷、實時維護”的智能管理模式，減少人力成本支出。大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了統(tǒng)一生產(chǎn)調(diào)度和協(xié)調(diào)控制、全面運營監(jiān)測、智能統(tǒng)計分析，更為科學地對光伏發(fā)電量進行預測，節(jié)省光功率預測成本。
隨著國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的推進，大規(guī)模新能源基地建設(shè)的深入開展，受到用電負荷和現(xiàn)階段技術(shù)手段的制約，更大規(guī)模的新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，棄風、棄光問題仍是現(xiàn)階段不可回避的現(xiàn)實隱憂。據(jù)了解，目前黃河上游已形成梯級開發(fā)格局，其所處的西北地區(qū)也是新能源大規(guī)模開發(fā)及外送地區(qū)，迫切需要儲能設(shè)施配合新能源運行、保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
而“多發(fā)滿發(fā)”，是新能源企業(yè)一直以來的期盼。
“通過水光風儲結(jié)合的模式，不僅可以減少新能源棄電，還可以提高流域梯級水能資源利用、增加水電效益。” 國家電投黃河公司黨委書記、董事長謝小平說，“近兩年來，國家電投黃河公司一直在進行多能互補的核心技術(shù)攻關(guān)，提前布局‘清潔能源+儲能’項目研究，組織開展了水光互補、風水光互補、風水光儲互補的實踐和電化學儲能的研究。”
目前，黃河公司已建成2萬千瓦光伏儲能項目，開展儲能技術(shù)對平滑功率輸出曲線、增強電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、減少限電損失等方面的研究；針對利用“儲能泵站+常規(guī)水電”進行水風光互補的研究；規(guī)劃建設(shè)的海南州千萬千瓦級清潔能源示范基地中，100萬千瓦光伏和40萬千瓦風電項目已于2018年相繼投產(chǎn)發(fā)電。
“黃河上游干流配備儲能進行新能源聯(lián)合運行，采用大流量、高揚程儲能泵站從下一梯級水庫抽水至上一梯級水庫，將新能源電能以水的勢能儲存，實現(xiàn)新能源電量搬移。”謝小平說，“目前研究的方向，就是讓新能源發(fā)電成為火電那樣幾乎穩(wěn)定的能源，并且可以響應電網(wǎng)調(diào)控要求。”
“吹沙走浪”，綿延5000多公里的黃河澤被著中華大地的每一寸土地；昔日的“茫茫戈壁”在藍色“光伏海”的滋潤下化身“草原牧場”，點綴其中的“光伏羊”讓一切充滿了生機與希望。在廣袤的青海高原上，清潔能源承載著人民對美好生活的向往，將綠電的價值傳導至流經(jīng)的每一處，在“電力特區(qū)”的上空渲染著一片片“青海藍”。
高起點打造清潔能源基地
從第一次工業(yè)革命，蒸汽機車代替了馬車，能源就成為人類突破空間和時間限制的基礎(chǔ)媒介，推動著人類社會的進步和經(jīng)濟、技術(shù)的發(fā)展。從木材到煤炭、再從煤炭到石油，兩次能源革命都伴隨著重大的產(chǎn)業(yè)革新，創(chuàng)造了人類新的生產(chǎn)生活方式，而其中科技的迭代，也助力著人類肩負起從利用自然到回饋自然的神圣使命。
近年來，我國新能源發(fā)展在國家系列產(chǎn)業(yè)政策的扶植下，裝機容量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都得到了迅速積累，但相關(guān)的技術(shù)研究仍稍顯遜色。一方面，對于快速發(fā)展的新型設(shè)備和材料，均采用實驗室分析評估，缺乏戶外實證測試分析手段和方法；另一方面，我國光伏電站關(guān)鍵設(shè)備的在線運行檢測、測量，所需的儀器、方法、精度等領(lǐng)域，都與國際先進水平差距較大，對于已建成大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際運行性能評估方法、測量設(shè)備精度、設(shè)備布置方案等仍不成熟，數(shù)據(jù)對比分析、實際運行性能評估方法單一，無法對已建成光伏電站進行有效評估。
高起點建設(shè)清潔能源基地，不單單是規(guī)模上的“領(lǐng)跑”。
面對新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展迫切需要的技術(shù)攻堅，2016年3月，被譽為光伏發(fā)電“百科全書”的百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地，在多方的反復調(diào)研論證后開工建設(shè)，先后開展了基地功能設(shè)計、光伏發(fā)電設(shè)備選型、在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)、氣象觀測與評估、施測數(shù)據(jù)對比分析、光功率預測系統(tǒng)等研究。
“百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地，是全球唯一且最大規(guī)模的太陽能發(fā)電綜合技術(shù)實證試驗基地，不僅對整個太陽能光伏電站各種技術(shù)進行實際考證，甚至為中國乃至全球太陽能領(lǐng)域的發(fā)展都將作出重要的貢獻。”國務院參事、中國可再生能源學會理事長石定寰在驗收“太陽能光伏發(fā)電試驗基地”時評價道。
翻開這本“百科全書”，不僅可以看到148種光伏主流技術(shù)及產(chǎn)品的同臺對比，還有國內(nèi)外光伏知名制造商的組件、逆變器的同臺競技。涵蓋了國內(nèi)外多種最先進的技術(shù)，囊括了26 種組件，21種逆變器，17種支架，展示30種設(shè)計理念、15種新設(shè)備、30種新材料以及4種電池的儲能技術(shù)。
瀏覽這本“百科全書”，不僅可以飽覽諸多光伏設(shè)計理念、設(shè)計方案的對比分析，還可以查閱到光伏發(fā)電設(shè)備在野外進行的專業(yè)測試、檢驗的實證數(shù)據(jù)。通過在資源和氣象環(huán)境完全相同的條件下進行的長期試驗檢測，對各種不同類型產(chǎn)品、設(shè)備技術(shù)、經(jīng)濟指標進行系統(tǒng)應用對比研究，先后提出適用于青海地區(qū)氣象條件下的光伏發(fā)電設(shè)備最佳選型及最優(yōu)設(shè)計方案；百兆瓦光伏電站數(shù)據(jù)對比分析、性能評估方法；百兆瓦光伏電站在線監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計；百兆瓦光伏電站氣象系統(tǒng)方案設(shè)計方案。
掩卷而思，這本“百科全書”不僅解決了目前百兆瓦光伏電站組件及組串級實時在線監(jiān)測技術(shù)難題，提出了百兆瓦光伏電站大數(shù)據(jù)分析平臺方案設(shè)計；還在國內(nèi)首次應用諸多新型設(shè)備的基礎(chǔ)上，解決了設(shè)備的施工和運維難題，為太陽能光伏發(fā)電行業(yè)提出優(yōu)化設(shè)計、指導設(shè)備選型、提高系統(tǒng)效率、降低投資成本的實測數(shù)據(jù)支持，促進技術(shù)產(chǎn)品的改進提升和市場應用的推廣。為光伏行業(yè)設(shè)計、設(shè)備研發(fā)、標準制訂、生產(chǎn)運行管理、投資效益分析研究等提供實證平臺，為全球光伏行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)支撐和理論保障。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所研究員王斯成在百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地實地考察時，曾用“震驚”來形容自己的感受。王斯成說，“這是目前國內(nèi)乃至國際上最大的一個光伏戶外測試對比平臺。更重要的是，這里采用的是德國弗勞恩霍夫太陽能研究所負責測試對比分析系統(tǒng)方案，獲得的數(shù)據(jù)非常有研究價值和說服力，可以為下一步的技術(shù)創(chuàng)新提供重要參考，也為青海光伏產(chǎn)業(yè)與國際開展合作交流搭建了一個平臺。”
能源革命方興未艾，清潔能源發(fā)展正當其時。未來青海的能源電力發(fā)展必將是大規(guī)模多品種的清潔發(fā)電技術(shù)市場、大規(guī)模的電力外送市場、大規(guī)模的儲能市場，以及大規(guī)模的全民共享清潔能源市場。
隨著世界首條專門輸送清潔能源的“青電入豫”特高壓通道加快建設(shè)，以及青海海西第二條特高壓外送通道的研究論證，年送電量超過400億千瓦時的綠電將會源源不斷送至“中部崛起”省份，屆時青海清潔能源外送和內(nèi)需比例將超過1.2:1，實現(xiàn)“風光天上來、電送全中國、送的是清潔電”目標，為服務全國人民對美好生活的向往提供更多民生福祉。
夏日暖陽，微風和煦。一輪輪紅日從東方冉冉升起，一排排光伏板向陽而生。清潔能源重塑著廣袤的荒灘戈壁，也賦能了我國能源變革的每一次進步。今天的青海，正依托豐富的風、光、水、熱能資源稟賦，探索走出了一條創(chuàng)新引領(lǐng)、網(wǎng)源協(xié)同、水光互補、帶動產(chǎn)業(yè)、協(xié)調(diào)發(fā)展的新路子。
追光逐日，萬物生輝。照耀在青海人民臉上，映襯出的是對美好生活的憧憬；閃耀在高原大地上，匯集成綠色的希望，滋潤中華大地。
原標題：深化多能互補協(xié)調(diào)控制 青海筑夢“電力特區(qū)”
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