中國儲能網(wǎng)訊：能源革命方興未艾，清潔能源發(fā)展正當(dāng)其時。未來青海的能源電力發(fā)展必將是大規(guī)模多品種的清潔發(fā)電技術(shù)市場、大規(guī)模的電力外送市場、大規(guī)模的儲能市場，以及大規(guī)模的全民共享清潔能源市場。
6月下旬的一個尋常清晨，從事貨運工作的李師傅從床上爬起來，溫暖明亮的燈光下，他麻利地著手準(zhǔn)備開始當(dāng)天的工作——接收運往青海海南藏族自治州的光伏板和線纜。
就在五年前，一座光伏產(chǎn)業(yè)基地在海南州塔拉灘上破土動工，那些跳躍在藍(lán)色光伏板上的耀眼光斑，總能吸引駕車駛過的他多看幾眼。
當(dāng)時的李師傅并沒有想到，忙碌穿梭在公路上的自己，無意中見證了世界上規(guī)模最大的水光互補(bǔ)光伏電站的誕生。而如今，說起這個光伏電站，他一臉自豪：“太陽曬著，電就有了，現(xiàn)在我們用的電都是從這里送出去的。”
27年前，由聯(lián)合國開發(fā)計劃署支持，在青海湖畔建成了青海省第一座4千瓦光伏電站。如今，距此幾十公里的海南藏族自治州共和縣塔拉灘上，一排排光伏發(fā)電板鱗次櫛比，綿延至地平線。光影閃爍間，映射出“電力特區(qū)”新能源產(chǎn)業(yè)的崛起之路，也折射出“三江源頭”對綠色夢想的孜孜追尋。
雖然地處“胡煥庸線”以西，發(fā)展不平衡、不充分的矛盾始終困擾著遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的母親河源頭，但造物主的公平，也同樣給予了青海得天獨厚的清潔能源資源和重要的生態(tài)地位——這里是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，理論蘊(yùn)藏量2187萬千瓦豐富的水力資源鑄造了“中華水塔”；這里光照時間長、輻射強(qiáng)度大，可開發(fā)量超過30億千瓦和7500萬千瓦的太陽能、風(fēng)能資源，在近10萬平方公里的荒漠戈壁上孕育了全國清潔能源輸出的“聚寶盆”。
2014年6月，習(xí)近平總書記提出推進(jìn)能源消費、供給、技術(shù)、體制革命和國際合作的“四個革命、一個合作”戰(zhàn)略思想，對能源領(lǐng)域的改革作出了一系列重要論述和指示，開創(chuàng)了我國能源領(lǐng)域發(fā)展的新局面；2016年8月，習(xí)總書記在青海視察時指出，“青海的生態(tài)地位重要而特殊”，“保護(hù)好三江源，保護(hù)好‘中華水塔’，是青海義不容辭的重大責(zé)任，來不得半點閃失”，并作出“要使青海成為國家重要的新型能源產(chǎn)業(yè)基地”的重要批示。
如今的青海，依托于百萬裝機(jī)的黃河上游光伏基地和全球最大的龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，可再生能源裝機(jī)、發(fā)電量占比分別達(dá)到86.5%和86.2%，新能源裝機(jī)達(dá)到1229萬千瓦，首次超過水電裝機(jī)，居全國第一；累計總投資164億元的38項配套送出工程和12條輸電通道的建設(shè)，推動外送清潔電量超過100億千瓦時，2019年首次實現(xiàn)電力凈輸出；電力直接交易規(guī)模達(dá)214億千瓦時，降低企業(yè)用電成本11.6億元。
青海，已經(jīng)實現(xiàn)了從“風(fēng)生水起”到“風(fēng)光無限”的飛躍。
曾有外媒在青海實現(xiàn)首次全清潔能源供電實踐后這樣評價：“一個人口稀少，擁有黃河和長江源頭的中國省份，卻在鑄造著一個又一個清潔能源里程碑?！?
如果將“綠電7日”看作全國全清潔能源供電的首次實踐，那么，168小時水、光、風(fēng)多能互補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用，不僅刷新了全清潔能源供電的世界紀(jì)錄，也鳴響了我國清潔能源利用的“綠色初音”。
如果說“綠電9日”是青海全清潔能源供電的一次自我挑戰(zhàn)，那么，216小時全清潔能源供電的實踐中，既是深化多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制、新能源大數(shù)據(jù)監(jiān)測分析兩項技術(shù)的檢驗與淬煉，也是運用調(diào)峰補(bǔ)償、負(fù)荷參與調(diào)峰兩項市場機(jī)制的初探與突破，在技術(shù)與市場間演繹“琴瑟和鳴”。
如果視“綠電15日”為青海踐行綠色發(fā)展的新坐標(biāo)，那么，360小時的產(chǎn)、供、用各環(huán)節(jié)深入?yún)⑴c，不僅展示了政策、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保與市場的需求聚合在同一觸發(fā)點時映射出清潔能源利用的廣闊前景，也在廣袤的青海高原上奏響清潔能源生產(chǎn)、傳輸、消費的“和諧交響”。
翻閱人類能源利用的歷史，化石能源在過去數(shù)百年中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。而今，在以100%清潔能源使用為目標(biāo)，以科技創(chuàng)新為支撐，以智能電網(wǎng)建設(shè)為保障，打造清潔能源建設(shè)、使用和輸出全鏈條示范的整體思路下，“青海樣本”既濃縮了我國在倡導(dǎo)綠色發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型中，踐行清潔低碳、安全高效能源體系建設(shè)的每一個片段，也在向世人展現(xiàn)著人類了解自然、駕馭自然、保護(hù)自然的能力與底氣。
新能源讓水電站再次“風(fēng)光”起來
“龍羊”系藏語，“龍“為溝谷，”羊“為峻崖。從西寧出發(fā)，翻過日月山，穿過大草原，南行146公里，便到達(dá)崇山峻嶺環(huán)抱的龍羊峽水電站。
早在新中國成立之初，毛澤東同志就提出“一定要把黃河的事情辦好”。從1952年開始，國家燃料工業(yè)部水利建設(shè)總局和黃河水利委員會勘查隊、水電部西北勘測設(shè)計院、北京勘測設(shè)計研究院，進(jìn)行了長達(dá)20多年的勘察設(shè)計研究工作。1976年1月28日，中共中央、國務(wù)院批準(zhǔn)興建龍羊峽水電站，2月4日，水電部正式向水電四局下達(dá)龍羊峽水電站施工建設(shè)任務(wù)。從當(dāng)月起，水電四局職工隊伍陸續(xù)進(jìn)入施工現(xiàn)場，開始了轟轟烈烈的工程建設(shè)。
龍羊峽水電站作為黃河上游龍青段規(guī)劃中的第一座大型梯級水電站，是我國自行設(shè)計、施工的大型水力樞紐，代表著20世紀(jì)80年代中國水電工程的最高水平，當(dāng)時以大壩最高、水庫庫容最大、水輪機(jī)單機(jī)容量最大聞名于世。
碧波蕩漾萬千，重巒疊嶂千刃。從龍羊峽水電站源源不斷送出的每一度電，都在述說著青海電力工業(yè)的歷史性轉(zhuǎn)折與飛躍。隨著4臺機(jī)組的全部投運，青海省從1986年全省發(fā)電裝機(jī)容量僅33.1萬千瓦，一舉飛躍到1989年的165.3萬千瓦；發(fā)電量從14.7億千瓦時躍升至58億千瓦時，青海省自此結(jié)束了電力輸入省的歷史，進(jìn)入了高電壓、大機(jī)組、大電網(wǎng)的發(fā)展階段；在承擔(dān)起西北電網(wǎng)第一調(diào)峰調(diào)頻重任的同時，也實現(xiàn)了從全國電力工業(yè)最落后的省份之一，向水電基地、能源基地轉(zhuǎn)身的邁進(jìn)。
在央視“建國70周年巡禮”專題紀(jì)錄片中，鏡頭這樣講述著這座見證新中國水電事業(yè)發(fā)展的龍頭電站，在能源轉(zhuǎn)型變革中的價值再造與延伸——大壩巍峨，平湖壯闊，247億立方米的“龍羊湖”與不遠(yuǎn)處藍(lán)色的“光伏?！毕嘤成x。屹立在峽谷盡頭的龍羊峽水電站，在踐行綠色低碳發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中，迎來了清潔發(fā)展的新搭檔，這就是位于電站西側(cè)的塔拉灘光伏園區(qū)，兩者互為補(bǔ)充，共同構(gòu)成了世界上最為先進(jìn)的85萬千瓦龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站。
“光伏只在白天發(fā)電，晚上出力為零；當(dāng)光伏電站發(fā)電時，電網(wǎng)中其他電源需調(diào)整出力，讓出負(fù)荷由光伏發(fā)電供電；當(dāng)云層飄過時，光伏電站出力迅速下降，其他電源的出力必須迅速增加，補(bǔ)充光伏發(fā)電減少造成的電力缺額?！眹译娡饵S河公司光伏維檢公司副總經(jīng)理李炬介紹。
為解決好光伏發(fā)電間歇性、波動性和隨機(jī)性較大的問題，國家電投集團(tuán)黃河公司聯(lián)合相關(guān)科研院所，共同研發(fā)了水光互補(bǔ)協(xié)調(diào)運行控制系統(tǒng)，85萬千瓦光伏電站被視為“虛擬水電機(jī)組”接入龍羊峽水電站，通過水輪機(jī)組的快速調(diào)節(jié)，將原本光伏間歇、波動、隨機(jī)、功率不穩(wěn)定的鋸齒形光伏電源，調(diào)整為均衡、優(yōu)質(zhì)、安全，且更加友好的平滑穩(wěn)定電源，以兩個電源組合的電量送入電網(wǎng)。
在電站的監(jiān)控屏幕上，各色曲線隨著時間軸推移各自波動——大片藍(lán)色水電穩(wěn)穩(wěn)托底，光伏隨著時間線變化畫出大片綠色?！褒堁驆{水電站只需要幾秒鐘的時間就能對光伏發(fā)電的變化作出反應(yīng)，調(diào)節(jié)后的總發(fā)電量與調(diào)度發(fā)電曲線吻合，電網(wǎng)再也不用擔(dān)心光伏發(fā)電的穩(wěn)定性了?！饼堁驆{發(fā)電分公司副總經(jīng)理黃青剛說，“剛開始人們普遍擔(dān)憂，龍羊峽水電站會因為參與光伏出力的波動調(diào)整，而損失調(diào)峰調(diào)頻的性能。但是大量的實驗數(shù)據(jù)表明，龍羊峽水電站的調(diào)峰調(diào)頻的性能并沒有受到任何影響，反而得到進(jìn)一步加強(qiáng)。通過水光互補(bǔ)，水電站送出線路的年利用小時由原來運行的4621小時提高到5019小時，大幅提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了國有資產(chǎn)的保值增值?！?
在綠色清潔發(fā)展的時代浪潮中，大規(guī)模水光互補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，不僅為多能聯(lián)合控制技術(shù)和智能調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，也重新定義了龍羊峽水電站的綠色內(nèi)涵與外延，使龍羊峽這座彰顯電力人智慧與勇敢的水電站，與風(fēng)、光資源再次“風(fēng)光”起來。
同時，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，在提升大規(guī)模光伏電站運維效率，推動國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)從粗放進(jìn)入精細(xì)化管理時代的同時，也重塑了光伏發(fā)電技術(shù)在科技時代中價值創(chuàng)造的速度與速率。
李炬告訴記者，“龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站的一個子陣，就有4480塊光伏組件，一共有370萬塊組件，2人每天只能巡檢12個子陣。電站的光伏組串出現(xiàn)故障或者遮擋等異常情況時，通過人為來一一排查費時費力，也很難在短時間內(nèi)找到故障點。在長期運行中還可能會出現(xiàn)熱斑、隱裂等現(xiàn)象，靠人工很難排查?！?
針對光伏電站規(guī)模化發(fā)展階段的建設(shè)和運維中存在的一系列問題，國家電投黃河公司將數(shù)字信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)相融合，應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)、智能手持終端、手機(jī)APP軟件、智能巡檢無人機(jī)等技術(shù)，依托“云計算”和“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網(wǎng)”等數(shù)據(jù)技術(shù)及人工智能，改變以往單電站運維模式，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享、協(xié)同聯(lián)動一體化管控平臺，新能源電站實現(xiàn)“集中監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程診斷、實時維護(hù)”的智能管理模式，減少人力成本支出。大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了統(tǒng)一生產(chǎn)調(diào)度和協(xié)調(diào)控制、全面運營監(jiān)測、智能統(tǒng)計分析，更為科學(xué)地對光伏發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測，節(jié)省光功率預(yù)測成本。
隨著國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的推進(jìn)，大規(guī)模新能源基地建設(shè)的深入開展，受到用電負(fù)荷和現(xiàn)階段技術(shù)手段的制約，更大規(guī)模的新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，棄風(fēng)、棄光問題仍是現(xiàn)階段不可回避的現(xiàn)實隱憂。據(jù)了解，目前黃河上游已形成梯級開發(fā)格局，其所處的西北地區(qū)也是新能源大規(guī)模開發(fā)及外送地區(qū)，迫切需要儲能設(shè)施配合新能源運行、保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
而“多發(fā)滿發(fā)”，是新能源企業(yè)一直以來的期盼。
“通過水光風(fēng)儲結(jié)合的模式，不僅可以減少新能源棄電，還可以提高流域梯級水能資源利用、增加水電效益?！?國家電投黃河公司黨委書記、董事長謝小平說，“近兩年來，國家電投黃河公司一直在進(jìn)行多能互補(bǔ)的核心技術(shù)攻關(guān)，提前布局‘清潔能源+儲能’項目研究，組織開展了水光互補(bǔ)、風(fēng)水光互補(bǔ)、風(fēng)水光儲互補(bǔ)的實踐和電化學(xué)儲能的研究?！?
目前，黃河公司已建成2萬千瓦光伏儲能項目，開展儲能技術(shù)對平滑功率輸出曲線、增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、減少限電損失等方面的研究；針對利用“儲能泵站+常規(guī)水電”進(jìn)行水風(fēng)光互補(bǔ)的研究；規(guī)劃建設(shè)的海南州千萬千瓦級清潔能源示范基地中，100萬千瓦光伏和40萬千瓦風(fēng)電項目已于2018年相繼投產(chǎn)發(fā)電。
“黃河上游干流配備儲能進(jìn)行新能源聯(lián)合運行，采用大流量、高揚程儲能泵站從下一梯級水庫抽水至上一梯級水庫，將新能源電能以水的勢能儲存，實現(xiàn)新能源電量搬移?！敝x小平說，“目前研究的方向，就是讓新能源發(fā)電成為火電那樣幾乎穩(wěn)定的能源，并且可以響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控要求。”
“吹沙走浪”，綿延5000多公里的黃河澤被著中華大地的每一寸土地；昔日的“茫茫戈壁”在藍(lán)色“光伏海”的滋潤下化身“草原牧場”，點綴其中的“光伏羊”讓一切充滿了生機(jī)與希望。在廣袤的青海高原上，清潔能源承載著人民對美好生活的向往，將綠電的價值傳導(dǎo)至流經(jīng)的每一處，在“電力特區(qū)”的上空渲染著一片片“青海藍(lán)”。
高起點打造清潔能源基地
從第一次工業(yè)革命，蒸汽機(jī)車代替了馬車，能源就成為人類突破空間和時間限制的基礎(chǔ)媒介，推動著人類社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的發(fā)展。從木材到煤炭、再從煤炭到石油，兩次能源革命都伴隨著重大的產(chǎn)業(yè)革新，創(chuàng)造了人類新的生產(chǎn)生活方式，而其中科技的迭代，也助力著人類肩負(fù)起從利用自然到回饋自然的神圣使命。
近年來，我國新能源發(fā)展在國家系列產(chǎn)業(yè)政策的扶植下，裝機(jī)容量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都得到了迅速積累，但相關(guān)的技術(shù)研究仍稍顯遜色。一方面，對于快速發(fā)展的新型設(shè)備和材料，均采用實驗室分析評估，缺乏戶外實證測試分析手段和方法；另一方面，我國光伏電站關(guān)鍵設(shè)備的在線運行檢測、測量，所需的儀器、方法、精度等領(lǐng)域，都與國際先進(jìn)水平差距較大，對于已建成大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際運行性能評估方法、測量設(shè)備精度、設(shè)備布置方案等仍不成熟，數(shù)據(jù)對比分析、實際運行性能評估方法單一，無法對已建成光伏電站進(jìn)行有效評估。
高起點建設(shè)清潔能源基地，不單單是規(guī)模上的“領(lǐng)跑”。
面對新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展迫切需要的技術(shù)攻堅，2016年3月，被譽(yù)為光伏發(fā)電“百科全書”的百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地，在多方的反復(fù)調(diào)研論證后開工建設(shè)，先后開展了基地功能設(shè)計、光伏發(fā)電設(shè)備選型、在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)、氣象觀測與評估、施測數(shù)據(jù)對比分析、光功率預(yù)測系統(tǒng)等研究。
“百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地，是全球唯一且最大規(guī)模的太陽能發(fā)電綜合技術(shù)實證試驗基地，不僅對整個太陽能光伏電站各種技術(shù)進(jìn)行實際考證，甚至為中國乃至全球太陽能領(lǐng)域的發(fā)展都將作出重要的貢獻(xiàn)。”國務(wù)院參事、中國可再生能源學(xué)會理事長石定寰在驗收“太陽能光伏發(fā)電試驗基地”時評價道。
翻開這本“百科全書”，不僅可以看到148種光伏主流技術(shù)及產(chǎn)品的同臺對比，還有國內(nèi)外光伏知名制造商的組件、逆變器的同臺競技。涵蓋了國內(nèi)外多種最先進(jìn)的技術(shù)，囊括了26 種組件，21種逆變器，17種支架，展示30種設(shè)計理念、15種新設(shè)備、30種新材料以及4種電池的儲能技術(shù)。
瀏覽這本“百科全書”，不僅可以飽覽諸多光伏設(shè)計理念、設(shè)計方案的對比分析，還可以查閱到光伏發(fā)電設(shè)備在野外進(jìn)行的專業(yè)測試、檢驗的實證數(shù)據(jù)。通過在資源和氣象環(huán)境完全相同的條件下進(jìn)行的長期試驗檢測，對各種不同類型產(chǎn)品、設(shè)備技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用對比研究，先后提出適用于青海地區(qū)氣象條件下的光伏發(fā)電設(shè)備最佳選型及最優(yōu)設(shè)計方案；百兆瓦光伏電站數(shù)據(jù)對比分析、性能評估方法；百兆瓦光伏電站在線監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計；百兆瓦光伏電站氣象系統(tǒng)方案設(shè)計方案。
掩卷而思，這本“百科全書”不僅解決了目前百兆瓦光伏電站組件及組串級實時在線監(jiān)測技術(shù)難題，提出了百兆瓦光伏電站大數(shù)據(jù)分析平臺方案設(shè)計；還在國內(nèi)首次應(yīng)用諸多新型設(shè)備的基礎(chǔ)上，解決了設(shè)備的施工和運維難題，為太陽能光伏發(fā)電行業(yè)提出優(yōu)化設(shè)計、指導(dǎo)設(shè)備選型、提高系統(tǒng)效率、降低投資成本的實測數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的改進(jìn)提升和市場應(yīng)用的推廣。為光伏行業(yè)設(shè)計、設(shè)備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制訂、生產(chǎn)運行管理、投資效益分析研究等提供實證平臺，為全球光伏行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)支撐和理論保障。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所研究員王斯成在百兆瓦太陽能發(fā)電實證基地實地考察時，曾用“震驚”來形容自己的感受。王斯成說，“這是目前國內(nèi)乃至國際上最大的一個光伏戶外測試對比平臺。更重要的是，這里采用的是德國弗勞恩霍夫太陽能研究所負(fù)責(zé)測試對比分析系統(tǒng)方案，獲得的數(shù)據(jù)非常有研究價值和說服力，可以為下一步的技術(shù)創(chuàng)新提供重要參考，也為青海光伏產(chǎn)業(yè)與國際開展合作交流搭建了一個平臺?！?
能源革命方興未艾，清潔能源發(fā)展正當(dāng)其時。未來青海的能源電力發(fā)展必將是大規(guī)模多品種的清潔發(fā)電技術(shù)市場、大規(guī)模的電力外送市場、大規(guī)模的儲能市場，以及大規(guī)模的全民共享清潔能源市場。
隨著世界首條專門輸送清潔能源的“青電入豫”特高壓通道加快建設(shè)，以及青海海西第二條特高壓外送通道的研究論證，年送電量超過400億千瓦時的綠電將會源源不斷送至“中部崛起”省份，屆時青海清潔能源外送和內(nèi)需比例將超過1.2:1，實現(xiàn)“風(fēng)光天上來、電送全中國、送的是清潔電”目標(biāo)，為服務(wù)全國人民對美好生活的向往提供更多民生福祉。
夏日暖陽，微風(fēng)和煦。一輪輪紅日從東方冉冉升起，一排排光伏板向陽而生。清潔能源重塑著廣袤的荒灘戈壁，也賦能了我國能源變革的每一次進(jìn)步。今天的青海，正依托豐富的風(fēng)、光、水、熱能資源稟賦，探索走出了一條創(chuàng)新引領(lǐng)、網(wǎng)源協(xié)同、水光互補(bǔ)、帶動產(chǎn)業(yè)、協(xié)調(diào)發(fā)展的新路子。
追光逐日，萬物生輝。照耀在青海人民臉上，映襯出的是對美好生活的憧憬；閃耀在高原大地上，匯集成綠色的希望，滋潤中華大地。
原標(biāo)題:筑夢“電力特區(qū)”
