中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月18日，國(guó)網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院宣布，青海首個(gè)100兆瓦時(shí)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能人工短路擾動(dòng)試驗(yàn)順利完成。此次試驗(yàn)旨在驗(yàn)證“雙高”電網(wǎng)特性下構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站的調(diào)節(jié)能力，是探索從電源側(cè)解決弱電網(wǎng)環(huán)境下新能源穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題的重要示范。
近年來(lái)，新能源在青海能源結(jié)構(gòu)中的占比逐年提高。截至5月底，青海省全口徑裝機(jī)容量為5664萬(wàn)千瓦，其中新能源發(fā)電的裝機(jī)容量為3920萬(wàn)千瓦；今年1～5月，全省發(fā)電量為437億千瓦時(shí)，新能源發(fā)電量217億千瓦時(shí)。以此計(jì)算，青海目前的裝機(jī)容量和發(fā)電量占比已分別達(dá)到69.21%和49.65%，均居全國(guó)前列。
青海在清潔能源發(fā)展中的“領(lǐng)先地位”，既得益于政策支持，也離不開電力科技的有效助力。在過(guò)去幾年中，青海的能源電力行業(yè)充分利用本地資源稟賦，將科技成果運(yùn)用到清潔能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，不斷應(yīng)對(duì)貫穿綠電生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)。
信息技術(shù)，助力大規(guī)模并網(wǎng)預(yù)測(cè)
塔拉灘位于青海省海南藏族自治州共和縣，2012年，我國(guó)首個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電基地在此開工建設(shè)，12年來(lái)，曾經(jīng)的不毛之地已經(jīng)變成了占地面積為345平方千米的光伏發(fā)電園區(qū)——海南共和生態(tài)光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)。今天，超過(guò)700萬(wàn)塊藍(lán)色光伏板在此鋪展，生產(chǎn)著綠色電力。每天，園區(qū)除了源源不斷地送出綠電，也將生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)?60多千米外的青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心。
青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心于2023年7月正式揭牌，其前身為2018年年初建設(shè)運(yùn)營(yíng)的全國(guó)首個(gè)新能源大數(shù)據(jù)中心。中心應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、遙感測(cè)量等信息技術(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)天氣變化，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀況。
“除了顯示省內(nèi)新能源電站的分布情況，我們還能通過(guò)大數(shù)據(jù)中心的集控終端進(jìn)入某個(gè)具體的光伏電站，看到電站所有逆變器的運(yùn)行情況，掌握實(shí)時(shí)的交流和直流信息。”青海綠能數(shù)據(jù)有限公司副總經(jīng)理范克威指著青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心的屏幕說(shuō)。此時(shí)，屏幕上顯示的是全省453座新能源場(chǎng)站的運(yùn)行情況。
他在大屏幕上點(diǎn)擊了一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，隨后，風(fēng)電場(chǎng)的溫度參數(shù)、氣象信息等環(huán)境數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況便顯示了出來(lái)。同時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行情況，包括機(jī)艙、葉輪等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)也顯示在屏幕上?！皩?duì)發(fā)電能力的分析研判，既可以幫助新能源企業(yè)提高發(fā)電效率，也能打造清潔能源監(jiān)測(cè)全景視圖，支撐源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展?！彼f(shuō)。
為了進(jìn)一步提升新能源消納分析水平，2023年9月，國(guó)網(wǎng)青海電力建成“新能源精細(xì)化消納分析”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)定位并可視化展示每一個(gè)新能源場(chǎng)站消納受阻的情況，時(shí)效性可以達(dá)到分鐘級(jí)。同時(shí)，系統(tǒng)可以細(xì)分“站內(nèi)”“網(wǎng)架”“調(diào)峰”“市場(chǎng)”等多項(xiàng)因素，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)精細(xì)化消納分析算法。
“‘把準(zhǔn)脈’抓住癥結(jié)，就能‘開準(zhǔn)方’藥到病除。該系統(tǒng)自應(yīng)用以來(lái)，將新能源消納受阻原因分析的準(zhǔn)確率提高了20%以上?！眹?guó)網(wǎng)青海電力調(diào)控中心水電和新能源處處長(zhǎng)鮮文軍介紹。
在提高新能源利用率的同時(shí)，國(guó)網(wǎng)青海電力也運(yùn)用信息技術(shù)，基于新能源行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，依托海量集控?cái)?shù)據(jù)、電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，研發(fā)了新能源功率預(yù)測(cè)大數(shù)據(jù)模型，并打造覆蓋年、月、周、日、日內(nèi)的全時(shí)間尺度的電力電量預(yù)測(cè)體系，解決了原有極端天氣影響對(duì)新能源預(yù)測(cè)結(jié)果影響大、中長(zhǎng)期新能源電量預(yù)測(cè)精度低以及新能源納入電力電量平衡比例確定困難等問(wèn)題。
2023年4月27日至28日青海寒潮期間，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)寒潮遷移路徑的預(yù)報(bào)，準(zhǔn)確量化了寒潮對(duì)海西、海南新能源基地發(fā)電的影響。面對(duì)2023年5月20日至21日的沙塵天氣，經(jīng)過(guò)修正的光伏功率預(yù)測(cè)結(jié)果精度提升1.7個(gè)百分點(diǎn)，這為極端天氣下的電力安全供應(yīng)提供保障。
數(shù)字技術(shù)，提高算力“含綠量”
6月6日，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布了2023年度國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心名單，中國(guó)電信（國(guó)家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心、中國(guó)聯(lián)通三江源國(guó)家大數(shù)據(jù)基地、中國(guó)移動(dòng)（青海海東）數(shù)據(jù)中心成功入選。
算力產(chǎn)業(yè)是青海近年培育發(fā)展新動(dòng)能、開辟發(fā)展新賽道的重點(diǎn)方向。在5月24日舉行的“推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展”系列主題新聞發(fā)布會(huì)上，青海省委副書記、省長(zhǎng)吳曉軍在介紹本省算力發(fā)展的情況時(shí)，先展示了這樣一組數(shù)據(jù)：青海常年干燥度為2.38，平均氣溫3.4攝氏度，數(shù)據(jù)中心可以實(shí)現(xiàn)全年314天自然冷卻，制冷用電比全國(guó)平均水平低40%左右。在青海投資算力，投資成本大概要少20%，運(yùn)營(yíng)成本降低30%，投資回報(bào)年限縮短2年。
除了氣候適宜、投資回報(bào)率高，綠色電力也是青海成為算力產(chǎn)業(yè)“天然良港”的另一大優(yōu)勢(shì)。算力對(duì)能源的需求量很大，青海不僅電力資源豐富，還具備將綠色電力轉(zhuǎn)化為綠色算力的能力。
3月底和4月初，青海分別在北京、深圳、南京召開了產(chǎn)業(yè)推介會(huì)，簽約和落地了一大批項(xiàng)目。在推介會(huì)籌備階段，國(guó)網(wǎng)青海電力按照青海省委省政府的要求，對(duì)青海三大運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心開展了綠電溯源，為租賃三大運(yùn)營(yíng)商算力資源的10家相關(guān)企業(yè)出具了使用綠電的證明。
綠電溯源得益于智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心的綠電溯源平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)自2021年7月起開始構(gòu)建，平臺(tái)應(yīng)用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術(shù)，首創(chuàng)全網(wǎng)用能結(jié)構(gòu)溯源算法模型，動(dòng)態(tài)分析綠電生產(chǎn)、傳輸和消納的全過(guò)程數(shù)據(jù)，讓每一度綠電都“有跡可循”。
2022年，基于綠電溯源平臺(tái)，國(guó)網(wǎng)青海電力聯(lián)合中國(guó)電信打造全國(guó)首個(gè)100%清潔能源可溯源綠色大數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建基于“智能電網(wǎng)+綠電交易+綠電溯源”的綠電供應(yīng)體系，動(dòng)態(tài)分析、立體呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)中心所用清潔能源生產(chǎn)、傳輸、消納全過(guò)程的數(shù)據(jù)。
當(dāng)前，國(guó)網(wǎng)青海電力正在建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)清潔能源和綠色算力調(diào)度中心。調(diào)度中心將依托青海智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心建設(shè)打造調(diào)度中心，設(shè)置清潔能源產(chǎn)業(yè)高地展示交流中心和綠色電力算力調(diào)度中心兩大核心功能區(qū)，全方位展示青海能源轉(zhuǎn)型和電算融合發(fā)展相關(guān)成果。目前，該中心已接入全省所有算力數(shù)據(jù)中心資源數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全省算力數(shù)據(jù)中心算力資源和功耗狀態(tài)的全面監(jiān)測(cè)。
儲(chǔ)能技術(shù)，讓綠電“物盡其用”
儲(chǔ)能是新能源大規(guī)模發(fā)展的重要支撐。在青海，多元化的儲(chǔ)能技術(shù)為本地新能源的消納和存儲(chǔ)提供了更多解決方案。
6月20日上午，在位于海西州德令哈市的青海中控50兆瓦塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站中，幾位工人逐一檢測(cè)著呈圓形分布的定日鏡。位于吸熱塔附近的電站中控室，平臺(tái)操作人員正在通過(guò)公司自主研發(fā)的云檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)太陽(yáng)能的發(fā)電能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，并發(fā)出指令，調(diào)節(jié)定日鏡的方向。
“定日鏡以吸熱塔為中心，將太陽(yáng)光反射到吸熱器上。升溫的加熱器將熔鹽加熱至565攝氏度。這些高溫熔鹽會(huì)被輸送至儲(chǔ)鹽罐中，當(dāng)需要發(fā)電時(shí)，熔鹽再被輸送至換熱器，經(jīng)過(guò)熱交換器產(chǎn)生蒸汽，就能推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電?！鼻嗪Ｖ锌靥?yáng)能發(fā)電有限公司總經(jīng)理劉文闖說(shuō)。
中控50兆瓦塔式光熱電站是我國(guó)首批投入商業(yè)化運(yùn)行的帶熔鹽儲(chǔ)能的塔式光熱電站，是全球首個(gè)也是唯一一個(gè)年度實(shí)際發(fā)電量超過(guò)年設(shè)計(jì)發(fā)電量的塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站，其核心技術(shù)全部采用的是國(guó)產(chǎn)技術(shù)。
劉文闖告訴我們，在儲(chǔ)能技術(shù)方面，電站配置了7小時(shí)熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1.46億千瓦時(shí)，等效的滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)可達(dá)2920小時(shí)。
“安全性高是熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)最顯著的特點(diǎn)。因?yàn)槿埯}吸熱放熱機(jī)理是純物理反應(yīng)，理論上相對(duì)電化學(xué)和氫能較安全穩(wěn)定，運(yùn)行時(shí)也不產(chǎn)生溫室氣體或有毒物質(zhì)。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中幾乎沒(méi)有材料損耗和性能衰減?！彼f(shuō)。
更為重要的是，熔鹽所用的主要成分是硝酸鹽，而青海的察爾汗湖就產(chǎn)出大量硝酸鹽。在青海布局熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)支撐，可以實(shí)現(xiàn)就地取材。同時(shí)，硝酸鹽不同于鋰電池材料，其市場(chǎng)周期波動(dòng)性不大，且使用年限較長(zhǎng)，為25年左右。因此，這種技術(shù)支撐的項(xiàng)目后期維護(hù)成本相對(duì)較低。
劉文闖說(shuō)，熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)目前使用的是二元鹽，也就是用產(chǎn)自青海鹽湖的硝酸鉀和硝酸鈉混合物做介質(zhì)，但我們也在借助不同種類的加熱材料，嘗試新的技術(shù)方案。一種方案是借助不同的鹽材料，將原有230攝氏度的熔點(diǎn)調(diào)整到70～80攝氏度，這樣的話，熔鹽的熱利用區(qū)間會(huì)更高，發(fā)熱效率也會(huì)更高。另一種方案也在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是將二氧化碳替換鹽作為介質(zhì)，以進(jìn)一步提高加熱的效率。
當(dāng)前，為了突破“卡脖子”難題，青海中控還不斷研究開發(fā)核心技術(shù)，包括塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電整體解決方案和能量效率設(shè)計(jì)、基于分布式網(wǎng)絡(luò)通信的鏡場(chǎng)大規(guī)模聚光控制。儲(chǔ)能技術(shù)也是他們持續(xù)攻堅(jiān)的方向。
為提高風(fēng)、光、熱等多種資源的利用效率，國(guó)網(wǎng)青海電力探索了“廠網(wǎng)共建”模式，聚焦綜合能源互補(bǔ)及高效轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，針對(duì)系統(tǒng)峰谷匹配特性，分析基于裝置的削峰填谷及電能互補(bǔ)技術(shù)、轉(zhuǎn)換裝置對(duì)能源互補(bǔ)技術(shù)的影響，保障綜合能源的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、能效性。
