中國儲能網(wǎng)訊：6月18日，國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院宣布，青海首個100兆瓦時構(gòu)網(wǎng)型儲能人工短路擾動試驗順利完成。此次試驗旨在驗證“雙高”電網(wǎng)特性下構(gòu)網(wǎng)型儲能電站的調(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)定運行問題的重要示范。
近年來，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，青海省全口徑裝機容量為5664萬千瓦，其中新能源發(fā)電的裝機容量為3920萬千瓦；今年1～5月，全省發(fā)電量為437億千瓦時，新能源發(fā)電量217億千瓦時。以此計算，青海目前的裝機容量和發(fā)電量占比已分別達到69.21%和49.65%，均居全國前列。
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，將科技成果運用到清潔能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，不斷應(yīng)對貫穿綠電生產(chǎn)、傳輸、存儲等環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)。
信息技術(shù)，助力大規(guī)模并網(wǎng)預(yù)測
塔拉灘位于青海省海南藏族自治州共和縣，2012年，我國首個千萬千瓦級太陽能發(fā)電基地在此開工建設(shè)，12年來，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700萬塊藍色光伏板在此鋪展，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)運營的數(shù)據(jù)實時傳輸?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)運營的全國首個新能源大數(shù)據(jù)中心。中心應(yīng)用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、遙感測量等信息技術(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測天氣變化，可以實時監(jiān)測發(fā)電設(shè)備的運行狀況。
“除了顯示省內(nèi)新能源電站的分布情況，我們還能通過大數(shù)據(jù)中心的集控終端進入某個具體的光伏電站，看到電站所有逆變器的運行情況，掌握實時的交流和直流信息?！鼻嗪＞G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。此時，屏幕上顯示的是全省453座新能源場站的運行情況。
他在大屏幕上點擊了一個風(fēng)電場，隨后，風(fēng)電場的溫度參數(shù)、氣象信息等環(huán)境數(shù)據(jù)和風(fēng)機的運行情況便顯示了出來。同時，風(fēng)機內(nèi)部的運行情況，包括機艙、葉輪等設(shè)備的運行數(shù)據(jù)也顯示在屏幕上?！皩Πl(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)測全景視圖，支撐源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展。”他說。
為了進一步提升新能源消納分析水平，2023年9月，國網(wǎng)青海電力建成“新能源精細化消納分析”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)定位并可視化展示每一個新能源場站消納受阻的情況，時效性可以達到分鐘級。同時，系統(tǒng)可以細分“站內(nèi)”“網(wǎng)架”“調(diào)峰”“市場”等多項因素，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計精細化消納分析算法。
“‘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，將新能源消納受阻原因分析的準(zhǔn)確率提高了20%以上?！眹W(wǎng)青海電力調(diào)控中心水電和新能源處處長鮮文軍介紹。
在提高新能源利用率的同時，國網(wǎng)青海電力也運用信息技術(shù)，基于新能源行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，依托海量集控數(shù)據(jù)、電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，研發(fā)了新能源功率預(yù)測大數(shù)據(jù)模型，并打造覆蓋年、月、周、日、日內(nèi)的全時間尺度的電力電量預(yù)測體系，解決了原有極端天氣影響對新能源預(yù)測結(jié)果影響大、中長期新能源電量預(yù)測精度低以及新能源納入電力電量平衡比例確定困難等問題。
2023年4月27日至28日青海寒潮期間，平臺實現(xiàn)了對寒潮遷移路徑的預(yù)報，準(zhǔn)確量化了寒潮對海西、海南新能源基地發(fā)電的影響。面對2023年5月20日至21日的沙塵天氣，經(jīng)過修正的光伏功率預(yù)測結(jié)果精度提升1.7個百分點，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、國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布了2023年度國家綠色數(shù)據(jù)中心名單，中國電信（國家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心、中國聯(lián)通三江源國家大數(shù)據(jù)基地、中國移動（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)展新動能、開辟發(fā)展新賽道的重點方向。在5月24日舉行的“推動高質(zhì)量發(fā)展”系列主題新聞發(fā)布會上，青海省委副書記、省長吳曉軍在介紹本省算力發(fā)展的情況時，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)中心可以實現(xiàn)全年314天自然冷卻，制冷用電比全國平均水平低40%左右。在青海投資算力，投資成本大概要少20%，運營成本降低30%，投資回報年限縮短2年。
除了氣候適宜、投資回報率高，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。算力對能源的需求量很大，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，簽約和落地了一大批項目。在推介會籌備階段，國網(wǎng)青海電力按照青海省委省政府的要求，對青海三大運營商數(shù)據(jù)中心開展了綠電溯源，為租賃三大運營商算力資源的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。這個平臺自2021年7月起開始構(gòu)建，平臺應(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，動態(tài)分析綠電生產(chǎn)、傳輸和消納的全過程數(shù)據(jù)，讓每一度綠電都“有跡可循”。
2022年，基于綠電溯源平臺，國網(wǎng)青海電力聯(lián)合中國電信打造全國首個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、消納全過程的數(shù)據(jù)。
當(dāng)前，國網(wǎng)青海電力正在建設(shè)國內(nèi)首個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)，實現(xiàn)對全省算力數(shù)據(jù)中心算力資源和功耗狀態(tài)的全面監(jiān)測。
儲能技術(shù)，讓綠電“物盡其用”
儲能是新能源大規(guī)模發(fā)展的重要支撐。在青海，多元化的儲能技術(shù)為本地新能源的消納和存儲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50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站中，幾位工人逐一檢測著呈圓形分布的定日鏡。位于吸熱塔附近的電站中控室，平臺操作人員正在通過公司自主研發(fā)的云檢測系統(tǒng)，對太陽能的發(fā)電能力進行預(yù)測，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。這些高溫熔鹽會被輸送至儲鹽罐中，當(dāng)需要發(fā)電時，熔鹽再被輸送至換熱器，經(jīng)過熱交換器產(chǎn)生蒸汽，就能推動渦輪發(fā)電機發(fā)電?！鼻嗪Ｖ锌靥柲馨l(fā)電有限公司總經(jīng)理劉文闖說。
中控50兆瓦塔式光熱電站是我國首批投入商業(yè)化運行的帶熔鹽儲能的塔式光熱電站，是全球首個也是唯一一個年度實際發(fā)電量超過年設(shè)計發(fā)電量的塔式熔鹽儲能光熱電站，其核心技術(shù)全部采用的是國產(chǎn)技術(shù)。
劉文闖告訴我們，在儲能技術(shù)方面，電站配置了7小時熔鹽儲能系統(tǒng)，設(shè)計年發(fā)電量1.46億千瓦時，等效的滿負荷運行小時數(shù)可達2920小時。
“安全性高是熔鹽儲能技術(shù)最顯著的特點。因為熔鹽吸熱放熱機理是純物理反應(yīng)，理論上相對電化學(xué)和氫能較安全穩(wěn)定，運行時也不產(chǎn)生溫室氣體或有毒物質(zhì)。系統(tǒng)運行過程中幾乎沒有材料損耗和性能衰減。”他說。
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。在青海布局熔鹽儲能技術(shù)支撐，可以實現(xiàn)就地取材。同時，硝酸鹽不同于鋰電池材料，其市場周期波動性不大，且使用年限較長，為25年左右。因此，這種技術(shù)支撐的項目后期維護成本相對較低。
劉文闖說，熔鹽儲能系統(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攝氏度的熔點調(diào)整到70～80攝氏度，這樣的話，熔鹽的熱利用區(qū)間會更高，發(fā)熱效率也會更高。另一種方案也在進行實驗，是將二氧化碳替換鹽作為介質(zhì)，以進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)，包括塔式太陽能熱發(fā)電整體解決方案和能量效率設(shè)計、基于分布式網(wǎng)絡(luò)通信的鏡場大規(guī)模聚光控制。儲能技術(shù)也是他們持續(xù)攻堅的方向。
為提高風(fēng)、光、熱等多種資源的利用效率，國網(wǎng)青海電力探索了“廠網(wǎng)共建”模式，聚焦綜合能源互補及高效轉(zhuǎn)換技術(shù)研究，針對系統(tǒng)峰谷匹配特性，分析基于裝置的削峰填谷及電能互補技術(shù)、轉(zhuǎn)換裝置對能源互補技術(shù)的影響，保障綜合能源的經(jīng)濟性、可靠性、能效性。
