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国家风光储输示范工程:清洁能源发展的样本

2016-12-12 10:10
kumsing
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  当以风能和太阳能为代表的新能源被赋予“第三次工业革命核心”的重任时,如何克服这两种“最清洁能源”与生俱来的随机性、波动性和间歇性,进而实现规模化并网,便成为一道横亘在新能源开发利用之路上的难题。国家电网公司始终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。

  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。

  7种输出模式联合应用

  探索清洁能源发展新路径

  如何科学合理解决以风电、光伏发电为代表的新能源大规模集中并网、集成应用,是一道世界级难题。面对影响新能源大规模并网的技术瓶颈,公司科研团队经过长时间前期调研后,最终确定了风光储输联合优化的技术路线,即“风光互补、储能调节、智能输电、平稳可控”。

  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。国网冀北电力有限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。”国网冀北电力风光储公司总经理马力说。

  公司高度重视示范工程建设,组建了以中国电力科学研究院、国网电力科学研究院等单位牵头的科研团队,开展联合技术攻关。示范工程分为两期,按照风电场500兆瓦,光伏电站100兆瓦和储能装置70兆瓦设计规划,以“风光互补、储能调节、智能输电、平稳可控”为攻坚目标,投资近100亿元。

  由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。

  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。

  国际能源署可再生能源部负责人保罗·弗兰克尔在控制中心看到这条绿色曲线图后表示:“今天的参观令我印象深刻。国际能源署和中国国家电网公司都在为全球能源清洁化发展做着自己的努力。我相信,今后我们的合作空间将会更大。”在他的心中,早已有了未来合作的路线图。

  “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

  目前,工程已安全稳定运行1857天,通过风、光、储多组态联合运行模式,累计输出超过26.24亿千瓦时平稳可控绿色电能,相当于节约标准煤104.96万吨、减排二氧化碳261.6128万吨。

  在“低碳奥运院士行”活动中,中科院院士们一致认为,示范工程的意义并不在于发了多少电,而在于在无任何工程实例可参考的条件下,探索出一条世界首创的风光储输联合发电运行模式,即通过风、光、储的7种组合发电方式,与平滑出力、跟踪计划、系统调频、削峰填谷4种功能相结合,实现多组态、多功能、可调节、可调度的联合发电运行方式。

  示范工程投运以来,以风光储联合发电互补机制及系统集成为代表的五大关键技术突破已取得87项授权专利,累计获得数项省部级科技成果奖,部分创新成果达国际领先水平。研发的风光储联合发电监控系统自动发电控制等7套软件,并申请软件著作权;已发表论文102篇,其中SCI、EI等国内外期刊上收录论文50篇;编写了风光储联合发电系统优化配比技术研究等15本技术报告,显著增强了我国在国际新能源领域的影响力和话语权。

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