中國儲能網(wǎng)訊：5月7日12時04分32秒，位于阿壩州小金縣境內的春廠壩變速抽水蓄能示范電站機組，經(jīng)全功率變流器與四川電網(wǎng)并網(wǎng)，電壓、轉速、功率控制穩(wěn)定，實現(xiàn)全工況最優(yōu)效率發(fā)電，標志著我國首臺變速抽水蓄能機組、國際首例梯級水光蓄互補聯(lián)合電站并網(wǎng)運行。
5月13日17時39分35秒，該機組變速抽水成功，至此全面實現(xiàn)定速發(fā)電，變速發(fā)電以及變速抽水，全功率抽蓄機組取得圓滿成功。
小金川流域梯級水光蓄互補聯(lián)合電站，是國網(wǎng)四川省電力公司牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”重點專項“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術研究及應用示范”項目示范工程，春廠壩變速抽水蓄能示范電站是示范工程重要組成部分之一。
作為項目的具體實施單位，國網(wǎng)四川電科院從2017年開始項目策劃，與四川大學、清華大學、中國水科院、國電南瑞15家單位聯(lián)合組成的項目團隊一道攻克了梯級水光蓄互補電站容量優(yōu)化配置及接入、聯(lián)合運行控制與智能調度、變速抽水蓄能機組研制與應用等世界性難題。
國網(wǎng)四川電科院副院長 項目技術負責人 丁理杰：變速抽水蓄能技術是抽水蓄能發(fā)展的重要方向，國內尚無應用案例。相對于傳統(tǒng)定速抽水蓄能，具有運行效率高、響應速度快、調節(jié)范圍寬、無功支撐強、抽水功率可調等優(yōu)點，非常適合與新能源進行互補聯(lián)合發(fā)電，特別是補償新能源快速功率波動。
突破封鎖掌握核心技術
實現(xiàn)不同工況下勵磁、調速和變流器的協(xié)同控制是變速抽水蓄能的核心和大腦。
面對國際技術封鎖、國內無案例可依的現(xiàn)實，國網(wǎng)四川電科院研究團隊從2019年開始，歷經(jīng)4年、20余次的專題研討和不斷仿真驗證，大膽提出了快速變轉速控制與快速變功率控制相結合的多階段協(xié)調控制策略，在機組啟停和負荷慢速調節(jié)過程中采用快速變轉速控制模式，此時機組具有出色的最優(yōu)轉速跟蹤性能，避免功率反調，能確保機組安全高效穩(wěn)定運行；在補償新能源突變等場景需要機組具備大幅度、快速功率支援能力時，短時切換至快速變功率模式。通過兩種模式的協(xié)調配合，可在最大程度上使機組兼顧最優(yōu)效率運行并具備毫秒級快速功率調節(jié)能力。
在變速抽水機組協(xié)同控制領域，國網(wǎng)四川電科院已先后申請發(fā)明專利6項，并且已經(jīng)實際應用在春廠壩變速抽水蓄能電站。
對于國內首臺全功率變速抽水蓄能機組，在缺乏工程實踐經(jīng)驗、規(guī)程規(guī)范的情況下，繼電保護系統(tǒng)如何配置、定值如何整定、調試如何開展都變成了非常棘手的難題。
國網(wǎng)四川電科院繼電保護技術團隊負責人：變速抽水蓄能機組保護定值整定的最大難點在于定值需適應發(fā)電、抽水、旁路、變速等多個工況下的機組運行狀態(tài)。
團隊從零開始、勇挑重擔、不懼困難，深度參與保護裝置的原型和設計，確定了全功率抽蓄機組保護的25個功能配置。充分借鑒動模實驗、機電暫態(tài)仿真的結果，并多次與調試機構和調度部門討論定值合理性，經(jīng)過10余次修改完善，最終完成了200余項保護定值的整定，為機組啟動運行打下了堅實基礎。
建設國際示范樣板
根據(jù)國網(wǎng)四川電科院技術團隊長期對示范區(qū)光伏出力進行統(tǒng)計，光伏出力波動可分為短時快速波動和慢速波動，快速波動一般為秒級，波動幅度在10%左右；慢速波動一般在分鐘級及以上。常規(guī)梯級水電通過調速系統(tǒng)響應功率調節(jié)需求，一般為幾十秒，無法實現(xiàn)與光伏秒級快速功率波動互補。
為實現(xiàn)梯級水電和光伏在多時間尺度的友好互補，經(jīng)過多方多次考察調研，項目團隊提出利用梯級水電天然的上下庫和水工系統(tǒng)，對春廠壩水電站進行擴建，建設國內首座全功率變速抽水蓄能示范電站，利用變速抽水蓄能機組快速響應能力和寬調節(jié)范圍等優(yōu)點補償光伏秒級快速功率波動。
春廠壩變速抽水蓄能示范電站建成后，與木破、贊拉、猛固橋三座梯級水電和美興光伏共同構成小金川流域梯級水光蓄互補聯(lián)合電站。
項目團隊通過研制梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調度系統(tǒng)，在光伏預測技術方面，解決了光伏精細化預測技術難題；在聯(lián)合運行與智能調度技術方面，解決了多目標多場景下梯級水光蓄互補電站的實時調節(jié)與優(yōu)化控制難題。
2021年7月梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調度系統(tǒng)投入運行進行開環(huán)測試，2022年2月起進入閉環(huán)試運行，經(jīng)過3個月試運行試驗，互補系統(tǒng)送出聯(lián)絡線最大功率波動小于8%/分，互補系統(tǒng)功率實時調節(jié)精度偏差小于3%。
春廠壩變速抽水蓄能示范電站接入后，將形成完成的梯級水光互補聯(lián)合電站，得益于變速抽水蓄能快速的調節(jié)能力，互補電站調節(jié)性能將進一步提升。
