中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：青海省海南州共和縣有一個(gè)神奇的地方叫作塔拉灘，這里一度是沙塵肆虐、寸草不生，如今卻是青草茵茵、羊群遍野，而且這里的羊還有個(gè)奇怪的名字，叫光伏羊。羊和光伏是怎么扯到一起去的呢？因?yàn)檫@里有一個(gè)全球裝機(jī)規(guī)模最大的光伏產(chǎn)業(yè)園，而且這個(gè)產(chǎn)業(yè)園還有一個(gè)特別之處，它創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了水光互補(bǔ)。
七月初的青海，海南州的塔拉灘上綠草盈盈。上午八點(diǎn)多鐘，牧民正趕著自家的羊去放牧。奇怪的是，這些羊群去吃草的地方并不是草原草場(chǎng)，而是一個(gè)工業(yè)區(qū)。
國(guó)家電投黃河公司海南州分公司產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目部站長(zhǎng)助理?xiàng)钴姡骸肮夥逑旅孢@些羊，就是我們請(qǐng)過(guò)來(lái)幫忙除草的。因?yàn)槊磕暌坏较奶?，園區(qū)電池組件下面草就特別高，長(zhǎng)高了以后會(huì)遮擋電池組件，一個(gè)是影響發(fā)電效率，再一個(gè)秋冬季有火災(zāi)隱患。”
青海省海南州塔拉灘太陽(yáng)能發(fā)電園區(qū)，目前已建成345平方公里，裝機(jī)容量15600兆瓦。數(shù)千萬(wàn)片光伏發(fā)電板形成一片藍(lán)色的海洋。這么大面積的光伏發(fā)電站內(nèi)除草的工作量相當(dāng)繁重，能不能找到一個(gè)兩全其美的解決辦法呢？這上萬(wàn)只正在光伏園里休閑吃草的羊，就是被選作承擔(dān)這項(xiàng)工作的“特殊員工”。
上萬(wàn)只羊淹沒(méi)在上千萬(wàn)塊光伏發(fā)電板中安靜地吃草，誰(shuí)能想到，在這安靜之下，在這片藍(lán)色海洋之下，巨大的能量以電力的形式源源不斷產(chǎn)生，能量之大，年發(fā)電量足夠滿足340萬(wàn)個(gè)家庭全年用電。
青海共和塔拉灘光伏發(fā)電園區(qū)是全球裝機(jī)規(guī)模最大的光伏發(fā)電園區(qū)?！八瓰泵晒耪Z(yǔ)的意思就是荒灘。世界最大的光伏電站為什么能出現(xiàn)在這里？這么大的光伏發(fā)電量能不能順利、便捷地輸送出去呢？這些問(wèn)題在十年前都是不可想象的。
2012年，當(dāng)?shù)谝慌ㄔO(shè)者來(lái)到塔拉灘時(shí)，眼前一片苦寒之地，幾乎沒(méi)有生命的跡象。這片看似連草都不長(zhǎng)的高原荒漠日照強(qiáng)而且時(shí)間長(zhǎng)，有著豐富的太陽(yáng)能資源，當(dāng)?shù)卣?jì)劃利用光伏發(fā)電技術(shù)在塔拉灘開(kāi)發(fā)一個(gè)大型新能源園區(qū)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。這個(gè)大規(guī)模開(kāi)發(fā)光伏的想法很美，但對(duì)于當(dāng)時(shí)我國(guó)的光伏發(fā)電技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，這似乎更像是一個(gè)夢(mèng)想。
剛剛起步的光伏發(fā)電因?yàn)槭馨滋?、黑夜、陰天、晴天光照波?dòng)影響導(dǎo)致發(fā)電量的不穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)造成負(fù)載沖擊的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致運(yùn)行事故，所以很不受歡迎。加之起步階段相關(guān)技術(shù)還不成熟，建設(shè)光伏電站投入成本很高，這個(gè)行業(yè)普遍不被看好，光伏發(fā)電站的前途一片迷茫。
能不能把光伏電的不穩(wěn)定、不可控變成可控、對(duì)電網(wǎng)友好的電，成為光伏這種新能源生死存亡的一個(gè)關(guān)鍵，也成為業(yè)界攻關(guān)的難題。
國(guó)家電投黃河公司新能源建設(shè)分公司黨委書(shū)記、副總經(jīng)理王倫：“怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們有多年水電開(kāi)發(fā)建設(shè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，是不是可以依靠水電這個(gè)老大哥，它本領(lǐng)強(qiáng)、能力大，把新能源小弟帶一帶？后來(lái)就猜想是不是可以實(shí)現(xiàn)‘水光互補(bǔ)’，通過(guò)優(yōu)質(zhì)的水電帶動(dòng)相對(duì)能力比較差、波動(dòng)性、間歇性比較強(qiáng)的新能源，一塊共同健康發(fā)展?！?
跟塔拉灘相距僅50公里的龍羊峽水電站是黃河上游庫(kù)容最大、調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)的水電站，所謂“水光互補(bǔ)”猜想的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)就選定了龍羊峽水電站。把臨近的塔拉灘光電輸送到龍羊峽，用可控的水電來(lái)補(bǔ)充、調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的光電，待調(diào)節(jié)成穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)電能之后，再統(tǒng)一輸送給電網(wǎng)。這個(gè)能源互補(bǔ)的概念一經(jīng)提出，在業(yè)內(nèi)可謂是石破天驚。
牽一發(fā)而動(dòng)全身，這個(gè)前所未有的猜想能不能變成現(xiàn)實(shí)？黃河公司把“水光互補(bǔ)”當(dāng)作自己做優(yōu)做強(qiáng)新能源、開(kāi)發(fā)新能源的一個(gè)契機(jī)，派出最有實(shí)力的專(zhuān)家和最年輕有活力的大學(xué)畢業(yè)生組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行技術(shù)方案研究和論證。他們把如何通過(guò)控制水電輸出實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)運(yùn)行，協(xié)同達(dá)到總量平衡做了一個(gè)形象的比喻。
國(guó)家電投黃河公司龍羊峽發(fā)電分公司副總經(jīng)理朱綱：“一個(gè)水池有兩個(gè)進(jìn)水管，一個(gè)水管沒(méi)有閥門(mén)不能控制，另外一個(gè)水管有閥門(mén)可以進(jìn)行控制。這時(shí)候控制能調(diào)節(jié)、有閥門(mén)的水管來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得總?cè)胨乩锏乃冀K是恒定的?！?
水光互補(bǔ)就是說(shuō)白天光電發(fā)電量大的時(shí)候，優(yōu)先光伏發(fā)電，水電就少發(fā)些，等晚間光伏不發(fā)電的時(shí)候，水電就全力發(fā)電，保證實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用。難就難在天氣隨時(shí)都會(huì)發(fā)生變化，受之影響的光伏發(fā)電也是瞬息變化。水光互補(bǔ)要求水電站隨著光伏發(fā)電的變化快速作出反應(yīng)，按照方案設(shè)計(jì)，這個(gè)反應(yīng)速度必須精確到毫秒級(jí)——這實(shí)際上是一個(gè)如何打通新舊兩種能源體系的大難題。
王倫：“既不影響水電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)水電對(duì)光伏電的快速調(diào)節(jié)響應(yīng)。首先看一下單體設(shè)備有多大潛力，系統(tǒng)組合有多大潛力，包括通訊，最后實(shí)現(xiàn)快速協(xié)調(diào)?！?/span>
國(guó)家電投黃河公司新能源生產(chǎn)部高級(jí)主管宦興勝：“最難的是水光互補(bǔ)模擬模型的建立，這個(gè)模型做不出來(lái)，就是一個(gè)空想法?！?
既然要?jiǎng)?chuàng)新，就得披荊斬棘。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)把系統(tǒng)性難題分解成一個(gè)一個(gè)的具體技術(shù)問(wèn)題，專(zhuān)題研討會(huì)一個(gè)接一個(gè)地開(kāi)。
近兩年時(shí)間，30多場(chǎng)研討會(huì)，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)最終建立起凝聚多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的水光互補(bǔ)控制理論系統(tǒng)，猜想距離現(xiàn)實(shí)近了一步。
這個(gè)研究性的成果究竟行不行？要拿到實(shí)戰(zhàn)中進(jìn)行檢驗(yàn)。隨即320兆瓦級(jí)龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站在塔拉灘馬不停蹄地開(kāi)了工，2013年進(jìn)入試運(yùn)行的調(diào)試階段。
創(chuàng)新的路上每一步都走得異常艱難。工程師劉育強(qiáng)至今對(duì)試運(yùn)行階段經(jīng)歷的一次故障印象深刻。
國(guó)家電投黃河公司龍羊峽發(fā)電分公司生產(chǎn)部電器主管劉育強(qiáng)：“給系統(tǒng)指令以后它不去執(zhí)行，像死機(jī)了不動(dòng)作，以前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這樣的問(wèn)題?！?
原本以為幾分鐘就能解決的問(wèn)題，整整耗費(fèi)一天時(shí)間檢查，仍然沒(méi)有找到故障的原因。此時(shí)上上下下人們的心全都揪了起來(lái)。水電站所有領(lǐng)導(dǎo)和黃河公司專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)都來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)一起想辦法。
找不出癥結(jié)，只能把控制系統(tǒng)退出來(lái)，分析控制策略，檢查配置，進(jìn)行整體的大檢查。系統(tǒng)大檢查的兩天多時(shí)間里，很多人沒(méi)有回去睡覺(jué)，只在辦公室瞇了幾個(gè)小時(shí)。
經(jīng)過(guò)全力調(diào)試和優(yōu)化，故障出現(xiàn)的第三天，水光互補(bǔ)系統(tǒng)重新恢復(fù)正常工作。2015年這套全新的能源互補(bǔ)系統(tǒng)經(jīng)受住了多重考驗(yàn)，當(dāng)年6月份水光互補(bǔ)光伏電站正式并網(wǎng)發(fā)電。至今這套控制系統(tǒng)都在穩(wěn)定運(yùn)行。
水光互補(bǔ)技術(shù)把光電調(diào)節(jié)成電網(wǎng)可接受的優(yōu)質(zhì)電，增加了電網(wǎng)的總電量。龍羊峽水光互補(bǔ)電站運(yùn)行后，電站可調(diào)度出力比原來(lái)增加了85萬(wàn)千瓦，國(guó)家電網(wǎng)利用增加的發(fā)電量從青海給河南省建了一條綠電輸送專(zhuān)線。
王倫：“水光互補(bǔ)成功實(shí)踐以后，實(shí)現(xiàn)了很大一個(gè)認(rèn)識(shí)上的突破，新能源并不是垃圾電，新能源也是優(yōu)質(zhì)電，也可以提供穩(wěn)定的電力，這是最大最強(qiáng)的信心。我們國(guó)家從頂層設(shè)計(jì)上發(fā)生了變化，提出來(lái)多能互補(bǔ)，比如說(shuō)現(xiàn)在水風(fēng)光、水風(fēng)火，這些都能互補(bǔ)，帶動(dòng)了新能源的快速發(fā)展?！?/span>
這一天，記者在龍羊峽水電站見(jiàn)到了水電光伏互補(bǔ)的實(shí)時(shí)情況。12點(diǎn)20分開(kāi)始，50公里外塔拉灘光伏現(xiàn)場(chǎng)拍攝的影像顯示，有一大片云經(jīng)過(guò)光伏電站，光伏發(fā)電輸出立即發(fā)生了變化。這個(gè)數(shù)據(jù)變化實(shí)時(shí)傳到水電站的水光互補(bǔ)系統(tǒng)。
水光互補(bǔ)技術(shù)的成熟，開(kāi)啟了大規(guī)模光伏發(fā)電的序幕，有著豐富光照資源的荒漠無(wú)人區(qū)成為新能源開(kāi)發(fā)的寶藏之地。塔拉灘光伏園區(qū)從一期擴(kuò)展到二期，進(jìn)而擴(kuò)展到三期，成為全球集中發(fā)電規(guī)模最大的光伏電站群。
這里不僅規(guī)模大，而且技術(shù)最新。走進(jìn)這片像是整齊排列千軍萬(wàn)馬的巨大方陣，能發(fā)現(xiàn)有一片隊(duì)列不那么整齊的特殊區(qū)域，原來(lái)這里是園區(qū)的另一個(gè)寶藏之地：百兆瓦級(jí)光伏發(fā)電實(shí)證基地。
在過(guò)去的7年時(shí)間，這個(gè)實(shí)證基地一方面給國(guó)際國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)品提供了規(guī)模巨大的檢測(cè)數(shù)據(jù)，也為光伏研究學(xué)術(shù)界提供大量理論實(shí)證數(shù)據(jù)，為我國(guó)光伏行業(yè)占據(jù)世界領(lǐng)先地位發(fā)揮了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐作用。
能源是碳達(dá)峰碳中和工作的主戰(zhàn)場(chǎng)，而多能互補(bǔ)則為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)開(kāi)辟了一條新的技術(shù)路徑，能夠有效提升清潔能源、低碳能源、可再生能源的應(yīng)用比率。作為全球首個(gè)大規(guī)模水光互補(bǔ)示范電站，龍羊峽電站既是開(kāi)拓者也是先行者，為我國(guó)開(kāi)展水電和光伏的多能互補(bǔ)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而多能互補(bǔ)的方式還有多種。風(fēng)光水火儲(chǔ)多種能源有機(jī)整合、集成互補(bǔ)，傳統(tǒng)能源和新能源之間的互補(bǔ)融合，將有力推進(jìn)能源革命，推動(dòng)構(gòu)建新型智慧能源體系。
