大量科研成果在全國各地應(yīng)用
“新能源領(lǐng)域的許多重要進(jìn)展、全國許多地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，都離不開公司科研成果的支持。”劉純說。
對于新能源科研工作者來說，吉林是一個(gè)值得記憶的地方。在那里，國內(nèi)首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)于2008年11月投運(yùn)，首套風(fēng)電調(diào)度計(jì)劃系統(tǒng)于2009年年初建成。這兩套由國家電網(wǎng)公司研制的系統(tǒng)，在實(shí)踐中證明了價(jià)值：以2011年為例，兩套系統(tǒng)的運(yùn)用，使吉林電網(wǎng)風(fēng)電接納能力提高23.91%，約合上網(wǎng)電量47.8億千瓦時(shí)，折合年節(jié)約標(biāo)煤量171.6萬噸，減排溫室氣體1.33億噸。
以吉林電網(wǎng)的試點(diǎn)應(yīng)用為開端，國家電網(wǎng)公司開始廣泛應(yīng)用上述成果。在風(fēng)電調(diào)度方面，國家電網(wǎng)公司已建成國調(diào)、分調(diào)、省調(diào)一體化的風(fēng)電運(yùn)行實(shí)時(shí)調(diào)度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建成覆蓋26個(gè)?。▍^(qū)、市）、全部570座風(fēng)電場的新能源調(diào)度監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場與電網(wǎng)互聯(lián)互通；在風(fēng)電預(yù)測方面，風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)已在15家省級調(diào)度機(jī)構(gòu)部署，預(yù)測精度達(dá)85%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
風(fēng)電調(diào)度及預(yù)測技術(shù)只是國家電網(wǎng)公司新能源科技創(chuàng)新成果之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來，國家電網(wǎng)公司新能源科技研發(fā)累計(jì)投入40億元，開展了357項(xiàng)科研項(xiàng)目，項(xiàng)目涵蓋風(fēng)電接入電網(wǎng)技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電及控制技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)等領(lǐng)域。
目前，國家電網(wǎng)公司掌握了新能源場站級監(jiān)控技術(shù)，開發(fā)了綜合監(jiān)控系統(tǒng)并投入實(shí)際運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了新能源可觀測；掌握了功率預(yù)測技術(shù)并廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了新能源可預(yù)報(bào)；攻克了新能源設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行控制核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了新能源可控可調(diào)。
國家電網(wǎng)公司對新能源設(shè)備制造技術(shù)升級，同樣助力頗多。
李少林是國家能源大型風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)研發(fā)（試驗(yàn)）中心張北風(fēng)電試驗(yàn)基地的一名新能源發(fā)電裝備檢測技術(shù)人員，該基地由國家電網(wǎng)公司投資3.45億元建成。一年中的大多數(shù)時(shí)間，他都呆在河北張北草原深處，檢測新型風(fēng)機(jī)和光伏逆變器。
張北風(fēng)電試驗(yàn)基地具備功率特性、低電壓穿越、抗干擾能力等8項(xiàng)風(fēng)電機(jī)組特性檢測能力，綜合性能居世界第一。設(shè)備廠商可在這里進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)性能試驗(yàn)和技術(shù)改造，系統(tǒng)梳理風(fēng)機(jī)電機(jī)、控制系統(tǒng)等核心技術(shù)環(huán)節(jié)存在的問題，從而提升產(chǎn)品技術(shù)含量。
基地建成以來，累計(jì)開展現(xiàn)場檢測項(xiàng)目222項(xiàng)，完成34家風(fēng)機(jī)廠商、75個(gè)機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越測試。“這里是國家能源局唯一授權(quán)的風(fēng)電并網(wǎng)檢測機(jī)構(gòu)，通過檢測的風(fēng)電機(jī)組，可以放心投入應(yīng)用。”李少林說。
“新能源領(lǐng)域的很多進(jìn)步，都能看到國家電網(wǎng)公司的身影，原因就在于我們超前開展了廣泛的研究創(chuàng)新。雄厚的積累和科研儲備，使成果能夠在諸多領(lǐng)域、在最需要的時(shí)候得到應(yīng)用。”劉純說，這些成果，使常規(guī)電力系統(tǒng)規(guī)劃與調(diào)度運(yùn)行技術(shù)適應(yīng)新能源發(fā)電運(yùn)行特性，使新能源試驗(yàn)檢測體系建立起來，還使新能源設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。
持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新貫穿新能源發(fā)展歷程
目前，國家電網(wǎng)公司在風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源領(lǐng)域，已經(jīng)建立了較為全面的科技研發(fā)體系。不過，體系的建立并非一朝一夕，一項(xiàng)技術(shù)成果也不可能“一招鮮，吃遍天”。真正讓成果持續(xù)發(fā)揮作用的，是持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。
以科技研發(fā)在規(guī)劃方面的應(yīng)用為例。2008年，國家電網(wǎng)公司開始研究風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)規(guī)劃問題。如何適應(yīng)新能源發(fā)電具有的波動性、間歇性特點(diǎn)成為一大難題。
參與研發(fā)的遲永寧回憶說，當(dāng)時(shí)我國正處于風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)初期，技術(shù)方法欠缺，歷史數(shù)據(jù)不足，且我國風(fēng)電集中式發(fā)展與國外分散接入不同，無法照搬國外經(jīng)驗(yàn)。在這一背景下，科研團(tuán)隊(duì)開始獨(dú)立技術(shù)攻關(guān)。最終，他們研發(fā)出并網(wǎng)仿真分析技術(shù)，通過模擬多種環(huán)境條件，建立了風(fēng)電機(jī)組等設(shè)備模型。一套基于時(shí)序仿真的全新的研究方法也被確立。
“機(jī)組模型的建立和研究方法的確立，是我們當(dāng)時(shí)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)突破。它為我們開展電網(wǎng)消納新能源研究提供了手段。”劉純評價(jià)說。目前，他們已為12個(gè)省區(qū)開展了風(fēng)電、光伏發(fā)電接入電網(wǎng)的適應(yīng)性研究，每一個(gè)研究都與該省區(qū)的新能源發(fā)展規(guī)劃同步展開。
研究工作沒有就此止步。2010年，科研人員在原有仿真分析技術(shù)基礎(chǔ)上，開始研究電源、電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)。“原來關(guān)注的是能接入多少新能源，現(xiàn)在的焦點(diǎn)是如何接納得更多。”劉純說。
2011年，科研人員再次進(jìn)行技術(shù)提升，將目光瞄向了兩個(gè)新的突破點(diǎn)：國際化通用建模和模型驗(yàn)證技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)突破，將大大提升我國新能源領(lǐng)域技術(shù)在國際上的影響力。
低電壓穿越是風(fēng)電發(fā)展中最受關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)之一。確保設(shè)備具備低電壓穿越能力也是科研人員持續(xù)創(chuàng)新的重要工作。“但隨著時(shí)間推移，我們發(fā)現(xiàn)不僅僅要關(guān)注低電壓穿越了。”劉純說：“因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組進(jìn)入低電壓穿越過程后，如果風(fēng)電場的動態(tài)電壓控制性能不好，會使風(fēng)電集中送出系統(tǒng)產(chǎn)生高電壓。所以，我們又開始研究如何避免低電壓穿越時(shí)產(chǎn)生高電壓。”
研究自2010年開始，于2011年11月取得突破性成果。今年4月，風(fēng)電場智能監(jiān)控系統(tǒng)在河北承德翔風(fēng)風(fēng)電場投運(yùn)。這套系統(tǒng)充分挖掘了風(fēng)電機(jī)組的無功支撐能力，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組無功的毫秒級快速調(diào)節(jié)，滿足風(fēng)電場穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)無功調(diào)節(jié)要求，至今運(yùn)行良好。
7月底，國家電網(wǎng)公司公布了2012年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎擬受獎項(xiàng)目名單。大型風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)劃與試驗(yàn)檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用被列為一等獎。申報(bào)意見指出：項(xiàng)目成果從風(fēng)電接入的各個(gè)層面推動了風(fēng)電行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和知識產(chǎn)權(quán)國有化，促進(jìn)了風(fēng)電與電網(wǎng)的和諧發(fā)展，有助于保障我國能源安全，應(yīng)對全球氣候變化，減輕我國二氧化碳等污染物排放壓力，建立我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。
科研創(chuàng)新成果的經(jīng)濟(jì)社會效益由此清晰可見。
