中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月7日12時(shí)04分32秒，位于阿壩州小金縣境內(nèi)的春廠壩變速抽水蓄能示范電站機(jī)組，經(jīng)全功率變流器與四川電網(wǎng)并網(wǎng)，電壓、轉(zhuǎn)速、功率控制穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)全工況最優(yōu)效率發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)首臺(tái)變速抽水蓄能機(jī)組、國(guó)際首例梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)聯(lián)合電站并網(wǎng)運(yùn)行。
5月13日17時(shí)39分35秒，該機(jī)組變速抽水成功，至此全面實(shí)現(xiàn)定速發(fā)電，變速發(fā)電以及變速抽水，全功率抽蓄機(jī)組取得圓滿成功。
小金川流域梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)聯(lián)合電站，是國(guó)網(wǎng)四川省電力公司牽頭承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)“分布式光伏與梯級(jí)小水電互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)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(xiàng)目的具體實(shí)施單位，國(guó)網(wǎng)四川電科院從2017年開始項(xiàng)目策劃，與四川大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)水科院、國(guó)電南瑞15家單位聯(lián)合組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一道攻克了梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)電站容量?jī)?yōu)化配置及接入、聯(lián)合運(yùn)行控制與智能調(diào)度、變速抽水蓄能機(jī)組研制與應(yīng)用等世界性難題。
國(guó)網(wǎng)四川電科院副院長(zhǎng) 項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人 丁理杰：變速抽水蓄能技術(shù)是抽水蓄能發(fā)展的重要方向，國(guó)內(nèi)尚無應(yīng)用案例。相對(duì)于傳統(tǒng)定速抽水蓄能，具有運(yùn)行效率高、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)范圍寬、無功支撐強(qiáng)、抽水功率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合與新能源進(jìn)行互補(bǔ)聯(lián)合發(fā)電，特別是補(bǔ)償新能源快速功率波動(dòng)。
突破封鎖掌握核心技術(shù)
實(shí)現(xiàn)不同工況下勵(lì)磁、調(diào)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(duì)國(guó)際技術(shù)封鎖、國(guó)內(nèi)無案例可依的現(xiàn)實(shí)，國(guó)網(wǎng)四川電科院研究團(tuán)隊(duì)從2019年開始，歷經(jīng)4年、20余次的專題研討和不斷仿真驗(yàn)證，大膽提出了快速變轉(zhuǎn)速控制與快速變功率控制相結(jié)合的多階段協(xié)調(diào)控制策略，在機(jī)組啟停和負(fù)荷慢速調(diào)節(jié)過程中采用快速變轉(zhuǎn)速控制模式，此時(shí)機(jī)組具有出色的最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤性能，避免功率反調(diào)，能確保機(jī)組安全高效穩(wěn)定運(yùn)行；在補(bǔ)償新能源突變等場(chǎng)景需要機(jī)組具備大幅度、快速功率支援能力時(shí)，短時(shí)切換至快速變功率模式。通過兩種模式的協(xié)調(diào)配合，可在最大程度上使機(jī)組兼顧最優(yōu)效率運(yùn)行并具備毫秒級(jí)快速功率調(diào)節(jié)能力。
在變速抽水機(jī)組協(xié)同控制領(lǐng)域，國(guó)網(wǎng)四川電科院已先后申請(qǐng)發(fā)明專利6項(xiàng)，并且已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用在春廠壩變速抽水蓄能電站。
對(duì)于國(guó)內(nèi)首臺(tái)全功率變速抽水蓄能機(jī)組，在缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、規(guī)程規(guī)范的情況下，繼電保護(hù)系統(tǒng)如何配置、定值如何整定、調(diào)試如何開展都變成了非常棘手的難題。
國(guó)網(wǎng)四川電科院繼電保護(hù)技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人：變速抽水蓄能機(jī)組保護(hù)定值整定的最大難點(diǎn)在于定值需適應(yīng)發(fā)電、抽水、旁路、變速等多個(gè)工況下的機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。
團(tuán)隊(duì)從零開始、勇挑重?fù)?dān)、不懼困難，深度參與保護(hù)裝置的原型和設(shè)計(jì)，確定了全功率抽蓄機(jī)組保護(hù)的25個(gè)功能配置。充分借鑒動(dòng)模實(shí)驗(yàn)、機(jī)電暫態(tài)仿真的結(jié)果，并多次與調(diào)試機(jī)構(gòu)和調(diào)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(xiàng)保護(hù)定值的整定，為機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
建設(shè)國(guó)際示范樣板
根據(jù)國(guó)網(wǎng)四川電科院技術(shù)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期對(duì)示范區(qū)光伏出力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，光伏出力波動(dòng)可分為短時(shí)快速波動(dòng)和慢速波動(dòng)，快速波動(dòng)一般為秒級(jí)，波動(dòng)幅度在10%左右；慢速波動(dòng)一般在分鐘級(jí)及以上。常規(guī)梯級(jí)水電通過調(diào)速系統(tǒng)響應(yīng)功率調(diào)節(jié)需求，一般為幾十秒，無法實(shí)現(xiàn)與光伏秒級(jí)快速功率波動(dòng)互補(bǔ)。
為實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電和光伏在多時(shí)間尺度的友好互補(bǔ)，經(jīng)過多方多次考察調(diào)研，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出利用梯級(jí)水電天然的上下庫(kù)和水工系統(tǒng)，對(duì)春廠壩水電站進(jìn)行擴(kuò)建，建設(shè)國(guó)內(nèi)首座全功率變速抽水蓄能示范電站，利用變速抽水蓄能機(jī)組快速響應(yīng)能力和寬調(diào)節(jié)范圍等優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)償光伏秒級(jí)快速功率波動(dòng)。
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(jí)水電和美興光伏共同構(gòu)成小金川流域梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)聯(lián)合電站。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過研制梯級(jí)水光蓄聯(lián)合運(yùn)行與智能調(diào)度系統(tǒng)，在光伏預(yù)測(cè)技術(shù)方面，解決了光伏精細(xì)化預(yù)測(cè)技術(shù)難題；在聯(lián)合運(yùn)行與智能調(diào)度技術(shù)方面，解決了多目標(biāo)多場(chǎng)景下梯級(jí)水光蓄互補(bǔ)電站的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與優(yōu)化控制難題。
2021年7月梯級(jí)水光蓄聯(lián)合運(yùn)行與智能調(diào)度系統(tǒng)投入運(yùn)行進(jìn)行開環(huán)測(cè)試，2022年2月起進(jìn)入閉環(huán)試運(yùn)行，經(jīng)過3個(gè)月試運(yùn)行試驗(yàn)，互補(bǔ)系統(tǒng)送出聯(lián)絡(luò)線最大功率波動(dòng)小于8%/分，互補(bǔ)系統(tǒng)功率實(shí)時(shí)調(diào)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(jí)水光互補(bǔ)聯(lián)合電站，得益于變速抽水蓄能快速的調(diào)節(jié)能力，互補(bǔ)電站調(diào)節(jié)性能將進(jìn)一步提升。
