中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：山海畫廊，人間福地。福建作為首個(gè)國家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)，擁有風(fēng)、光、水、氣、核等多種清潔能源，是電源結(jié)構(gòu)最完整、電源類型最豐富的省份之一。截至2023年底，福建省清潔能源裝機(jī)、發(fā)電量在總裝機(jī)容量、總發(fā)電量中占比分別達(dá)63%、52.9%。
面對(duì)能源種類多樣和清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量占比過半的現(xiàn)實(shí)，如何實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度并保障清潔能源高效消納？國網(wǎng)福建省電力有限公司加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，大力實(shí)施科技攻關(guān)行動(dòng)，努力當(dāng)好新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)“主力軍”，實(shí)現(xiàn)了清潔能源多年100%消納，為支撐新能源大規(guī)模開發(fā)和利用、服務(wù)“清新福建”建設(shè)交出滿意答卷。
科技護(hù)航 乘風(fēng)而上
金秋十月，從福建省福清市興化灣碼頭出海，放眼望去，一排排海上風(fēng)機(jī)在藍(lán)天白云下整齊列陣。直徑超過百米的風(fēng)機(jī)葉輪迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，將海風(fēng)轉(zhuǎn)換為源源不斷的清潔電能。
海風(fēng)獵獵，也能生金。福建風(fēng)能資源豐富，得益于臺(tái)灣海峽的“狹管效應(yīng)”。福建省海上風(fēng)電理論蘊(yùn)藏量超1.2億千瓦，自2000年首臺(tái)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)以來，截至2024年8月底，風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)793萬千瓦，占總裝機(jī)容量的9.4%。目前，福建已形成海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈基地，并且不斷刷新全球海上風(fēng)電裝備制造的新紀(jì)錄。全球首臺(tái)16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組已在福建成功并網(wǎng)發(fā)電。預(yù)計(jì)“十四五”福建風(fēng)電裝機(jī)容量將超過900萬千瓦，其中海上風(fēng)電裝機(jī)容量500萬千瓦。
然而，“靠天吃飯”的風(fēng)電具有間歇性及難以預(yù)測(cè)的特點(diǎn)?！按笠?guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，調(diào)峰問題尤為突出?！眹W(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心調(diào)度控制處處長陳鄭平說。
為此，國網(wǎng)福建電力成立了國家風(fēng)電技術(shù)與檢測(cè)研究福建分中心，建成福建首個(gè)集風(fēng)電、光電、儲(chǔ)能于一體的微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。
國內(nèi)首座高壓直流直掛構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站在福建投運(yùn)。11月4日，福建寧德漁洋里儲(chǔ)能電站二期工程正式投入運(yùn)行。該電站單機(jī)容量由交流直掛儲(chǔ)能設(shè)備的25兆瓦提升至100兆瓦，具備可調(diào)慣量、百毫秒級(jí)快速功率響應(yīng)、分鐘級(jí)過載及黑啟動(dòng)等支撐能力,能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上，對(duì)緩解高比例新能源地區(qū)暫態(tài)過壓、直流閉鎖緊急功率支撐具有重要意義。
7月31日，由國網(wǎng)福建電力和北京科技大學(xué)聯(lián)合建設(shè)的國家材料腐蝕與防護(hù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心海上風(fēng)電分中心在福建福州揭牌。
相比于陸上風(fēng)電，海洋風(fēng)電所處環(huán)境更為復(fù)雜，海洋腐蝕不僅會(huì)縮短機(jī)組運(yùn)營壽命，給海上風(fēng)電機(jī)組帶來巨大安全隱患，還會(huì)增加海上風(fēng)電建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)成本。
海上風(fēng)電分中心依托福建豐富的海上風(fēng)電資源，重點(diǎn)圍繞海上風(fēng)電腐蝕數(shù)據(jù)資源收集與服務(wù)能力、腐蝕試驗(yàn)站點(diǎn)及聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)能力、數(shù)據(jù)信息資源標(biāo)準(zhǔn)化及質(zhì)量體系、數(shù)據(jù)分析挖掘工具與數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制、數(shù)據(jù)資源開放及共享服務(wù)五大方面推動(dòng)建設(shè)。該中心致力于建立500個(gè)以上的海上風(fēng)電環(huán)境腐蝕野外觀測(cè)點(diǎn)，形成覆蓋全國海上風(fēng)電場(chǎng)的海上風(fēng)電腐蝕與設(shè)備安全監(jiān)測(cè)體系，進(jìn)一步填補(bǔ)國家腐蝕站目前在海上風(fēng)電觀測(cè)領(lǐng)域的空白。
5月10日，在中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)召開的“大容量海上風(fēng)電機(jī)組全工況模擬及并網(wǎng)試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備”項(xiàng)目技術(shù)評(píng)審會(huì)上，由福建電力科學(xué)研究院牽頭完成的課題核心技術(shù)方案——“電網(wǎng)模擬功能控制在環(huán)仿真驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案”通過專家委員會(huì)評(píng)審。
該方案重點(diǎn)研究10萬千伏安級(jí)大容量電網(wǎng)模擬裝置拓?fù)浼翱刂品椒?，?shí)現(xiàn)海上風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)故障（擾動(dòng)）的寬頻動(dòng)態(tài)模擬，從而支撐2萬千瓦級(jí)大容量海上風(fēng)電機(jī)組開展示范性地面等效試驗(yàn)，為位于福建的國家級(jí)海上風(fēng)電研究與試驗(yàn)檢測(cè)基地建設(shè)運(yùn)行提供技術(shù)支撐。
一系列科技攻關(guān)舉措，為福建實(shí)現(xiàn)連續(xù)12年風(fēng)電利用小時(shí)數(shù)全國第一提供了可靠技術(shù)支撐。
下一步，國網(wǎng)福建電力將深化海上風(fēng)電并網(wǎng)和協(xié)調(diào)控制研究，完善能源電力融合發(fā)展技術(shù)路徑，服務(wù)全時(shí)段的安全、清潔用電需求，讓海上的風(fēng)點(diǎn)亮沿岸的燈。
微網(wǎng)助力 屋頂“生金”
9月12日14時(shí)，福建省南安市翔云鎮(zhèn)陽光明媚，建筑屋頂上一塊塊的光伏發(fā)電板正將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。此時(shí)，國網(wǎng)泉州供電公司電力調(diào)度控制中心的大屏幕上顯示，位于翔云鎮(zhèn)的福建省首個(gè)臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)的光伏發(fā)電出力達(dá)到當(dāng)天的出力峰值1120千瓦，電力傳輸功率為95.3%，光伏發(fā)電就地完成消納。
臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)是國網(wǎng)福建電力探索新型電力系統(tǒng)建設(shè)的示范工程之一。翔云鎮(zhèn)是典型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，具有高比例分布式光伏電源接入，全鎮(zhèn)超過三分之二的公用變壓器臺(tái)區(qū)都接入了分布式光伏電源。隨著分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)容量持續(xù)增長，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響有所增加。
2022年6月，國網(wǎng)福建電力在翔云鎮(zhèn)翔云村、金安村試點(diǎn)建設(shè)臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)，為翔云臺(tái)區(qū)5號(hào)、6號(hào)配電變壓器和金安臺(tái)區(qū)2號(hào)、4號(hào)配電變壓器配置了一套儲(chǔ)能供電系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)裝置。同時(shí)，該公司應(yīng)用交直流轉(zhuǎn)換技術(shù)，將變壓器的交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行存儲(chǔ)；應(yīng)用柔性直流輸電技術(shù)和智能融合終端，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)臺(tái)區(qū)柔直互聯(lián)、靈活互濟(jì)。
通過臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)，白天光伏發(fā)電的富余電量會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)至儲(chǔ)能系統(tǒng)中，或者跨臺(tái)區(qū)進(jìn)行消納；晚上用電負(fù)荷增加時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)釋放電能，輔助調(diào)節(jié)供需平衡，起到削峰填谷的作用。
臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)運(yùn)行以來，試點(diǎn)區(qū)域的分布式光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)100%就地消納，配電臺(tái)區(qū)通過配置儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)14.3%的彈性增容。臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)解決了山區(qū)鄉(xiāng)村的分布式光伏發(fā)電就地消納難問題，為分布式光伏發(fā)電高效、靈活消納提供了示范。
據(jù)了解，福建像翔云鎮(zhèn)一樣高比例接入分布式光伏電源的鄉(xiāng)鎮(zhèn)還有很多，涉及的鄉(xiāng)村配電臺(tái)區(qū)有3000多個(gè)。目前，國網(wǎng)福建電力已在這些高比例接入分布式光伏電源的鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣了臺(tái)區(qū)組共享型儲(chǔ)能微電網(wǎng)建設(shè)模式，實(shí)現(xiàn)了不同場(chǎng)景下分布式光伏發(fā)電高效友好消納，以及臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量和供電能力的提升。
除了建設(shè)臺(tái)區(qū)組共享儲(chǔ)能型微電網(wǎng)，近年來，國網(wǎng)福建電力還融合應(yīng)用邊緣計(jì)算、柔直互聯(lián)、物聯(lián)感知、云邊協(xié)同等先進(jìn)技術(shù)，分別在南安市水頭鎮(zhèn)和石獅市永寧鎮(zhèn)沙堤村等村鎮(zhèn)試點(diǎn)建設(shè)了饋線組柔直互聯(lián)微電網(wǎng)和臺(tái)區(qū)組交直流混合微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)自管理、自平衡、自調(diào)節(jié)，提升能源利用效率，助力清潔能源消納。
在廈門鼓浪嶼，“光儲(chǔ)直柔”低碳建筑在海島東側(cè)的大德記直流智慧生活體驗(yàn)館啟用，實(shí)現(xiàn)了用電的自我調(diào)節(jié)和自主優(yōu)化。
在寧德三都澳，海上漁排風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)示范項(xiàng)目能夠?yàn)楹Ｉ蠞O排不間斷地供電，促進(jìn)清潔能源在海上的應(yīng)用。
數(shù)智賦能? 節(jié)水增發(fā)
千山萬壑，水流奔涌，高低之間，能量已現(xiàn)。
福建水系密布，水電資源開發(fā)程度高，水電站數(shù)量多，水電調(diào)度非常復(fù)雜。為解決這一問題，國網(wǎng)福建電力開發(fā)了福建電網(wǎng)大型水庫短期徑流預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)?！袄迷撓到y(tǒng)的短期徑流預(yù)報(bào)和大型水庫洪水調(diào)度功能，我們能為水庫群的跨流域優(yōu)化調(diào)度提供技術(shù)支持。當(dāng)氣象部門預(yù)報(bào)有大到暴雨時(shí)，我們可以預(yù)先適當(dāng)騰庫，在監(jiān)測(cè)到明顯降雨后安排發(fā)電機(jī)組加大發(fā)電出力。”福建電力調(diào)度控制中心水電及新能源處周朝暉解釋，洪峰到來前騰出庫容迎汛，洪峰過后攔蓄洪水，可以最大限度地利用水資源。
針對(duì)人工水下巡檢效率低、風(fēng)險(xiǎn)高、探測(cè)水深受限等問題，國網(wǎng)福建電力自主研發(fā)水下智能巡檢機(jī)器人，搭載高清攝像模組、激光測(cè)距標(biāo)尺、高精避障聲吶、噴墨示蹤儀等多套感知裝置，可最高下潛至300米，在復(fù)雜高速湍流環(huán)境下自主規(guī)劃巡航路徑，開展壩體缺陷檢定、滲漏通道識(shí)別等作業(yè)。2024年以來，已應(yīng)用于水口電站等5座水電站汛前安全檢查作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理壩體裂縫滲水、沖刷破損等隱患60處。
國網(wǎng)福建電力還建設(shè)了水電與新能源時(shí)空互補(bǔ)運(yùn)營平臺(tái)，構(gòu)建跨流域清潔供能“調(diào)節(jié)池”。該平臺(tái)全面接入了全省50884座分布式光伏電站、5273座小水電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小電源可觀可測(cè)，提升了清潔能源發(fā)電功率的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，助力實(shí)現(xiàn)清潔能源連續(xù)多年保持全額消納。
從武夷山脈杉嶺南麓出發(fā)，閩江從萬山叢沓中奔涌而來。流經(jīng)地理位置得天獨(dú)厚的水口鎮(zhèn)，積蓄千里的能量噴薄而發(fā)，形成了被譽(yù)為“閩江明珠”的華東區(qū)域最大的水電工程——水口水電站。
6月25日，閩江上游部分地區(qū)發(fā)生強(qiáng)降雨。水口水電站運(yùn)維人員登錄“數(shù)字閩江”，可以清晰看到流域各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)值和實(shí)時(shí)畫面。閩江水位、上游雨量明顯增加，降雨面積有所擴(kuò)大，這些變化都被平臺(tái)準(zhǔn)確捕捉。
“數(shù)字閩江”以水口水電站及閩江流域的三維模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行多維度關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合水庫調(diào)度業(yè)務(wù)規(guī)則和算法模型，構(gòu)建實(shí)時(shí)在線更新的防洪調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)防汛發(fā)電智能調(diào)度方案秒級(jí)生成。
同時(shí)，“數(shù)字閩江”還能在閩江三維模型上進(jìn)行防汛發(fā)電智能調(diào)度方案預(yù)演，模擬邊界條件調(diào)整和調(diào)度策略改變帶來的影響，完整展現(xiàn)水庫調(diào)度預(yù)騰庫、泄洪、攔洪尾的整個(gè)過程。通過不斷仿真預(yù)演，“數(shù)字閩江”可以快速確定最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)流域洪水調(diào)度虛擬模擬先行、決策調(diào)度在后，并提前預(yù)警潛在風(fēng)險(xiǎn)，支撐流域防洪精準(zhǔn)調(diào)度和水能利用率提升。
通過“數(shù)字閩江”，水口水電站在今年汛期單次增加臨時(shí)庫容約7億立方米，預(yù)計(jì)年節(jié)水增發(fā)電量約5億千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)碳減排約48萬噸。
國網(wǎng)福建電力正大力推進(jìn)新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)行動(dòng)，全力支撐新能源大規(guī)模開發(fā)消納，加快推進(jìn)福建能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，為美好生活充電，為美麗福建賦能。
