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坝上风光无限好
国家电网公司 2017年08月18日 作者:
作为世界上第一个集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源综合示范工程,位于河北省张家口市的国家风光储输示范工程,以其显著的规模效益和“四位一体”的能源建设示范效应,让昔日“风吹白草天无际,晒着太阳牧牛羊”的塞上高原变身为新能源领域展示国家形象的一张靓丽名片。

  建立风光储一体化技术标准体系,目前已发布国标13项、行标21项。

  取得专利授权87项,获中国工业大奖、全国五一劳动奖状、国家优质投资项目特别奖、中国电力行业科技进步一等奖、国家电网公司科技进步特等奖。

  研发风光储联合发电监控系统自动发电控制等7套软件,并申请软件著作权;已发表论文102篇,其中SCI、EI等国内外期刊上收录50篇;编写了风光储联合发电系统优化配比技术研究等15本技术报告。

  8月8日,初秋的北京暑气未消。清晨,记者驱车沿八达岭高速一路北上,来到距离北京200余公里的张北坝上草原。天蓝欲滴,碧草如翠,辽阔的草原迎来了一年中最美的季节。蓝天白云下,一座座高耸入云的风机和一排排熠熠生辉的太阳能光伏板与周围的绿色融为一体,呈现出新能源发展的蓬勃生机。

建设绿色工程

  战风沙、斗严寒,国网冀北电力建设者发扬愚公移山、艰苦奋斗的精神,从无到有建起了这项堪称全球新能源领域前沿风向标的浩大工程。

  坝上一场风,从春刮到冬。一句民谚道出了张北特殊的气候特点。这里风大、日照充足、空气纯净,年平均风速每秒6.3~8米,风电资源可开发量4000万千瓦。这里的太阳能资源也极为丰富,年平均日照时数2898小时,太阳能资源可开发量3000万千瓦。800年前,一代天骄成吉思汗以8万铁骑打败大金国40万雄兵,由此拉开蒙古帝国征战并称霸欧亚大陆的帷幕。如今,昔日沙场的惨烈荒凉已随历史远去,唯有无尽的风沙和阳光像一座永不枯竭的宝藏永远地留给了后人。

  在国家风光储输示范电站综合部副主任杨凯的引导下,我们登上国家风光储输示范电站四层主楼楼顶。极目远眺,一排排光伏板像镶嵌在草原上的颗颗宝石,在阳光下闪闪发光。光伏廊道间,蓝天碧野交相辉映。

  “这边是一期光伏电站示范区,采用的是最佳倾角固定式,那边是二期示范区……”面对这片占地2700余亩的“试验田”,从2009年10月份工程踏勘就全程参与的杨凯对这里的一草一木都非常熟悉。他感慨地说:“当时,这里就是一片荒山秃岭,冬天最低温度能达到零下30多摄氏度,因为温度太低,传感器时常失灵……”他指着西北方向一棵葱茏的大树说,“原来那个位置也在规划范围内,但为了让草原多一抹绿色,我们调整了光伏组件的安装区域,绕道保住了这棵大树。”

  风沙、严寒、日晒、雨淋……就是在这样严酷的自然条件下,国网冀北电力的建设者们发扬愚公移山、艰苦奋斗的精神,从无到有建起了这项全球最大的集风力发电、光伏发电、储能装置及智能输出四位一体的新能源试验示范工程,其建设成果为加快解决新能源大规模并网的世界性技术难题贡献了智慧和力量,成为我国乃至全球新能源领域前沿探索和产业升级的风向标。

勇攀技术高峰

  勇于超越、追求卓越的电网人横下一条心,再难也要建成中国自己的大型风电场!

  在孟家梁风电试验区,示范电站风机班专责杨林带我们来到位于一座丘陵上的风机旁。仰头望去,眼前的这个“巨无霸”比周围其他的风机都更加高大雄伟。杨林自豪地说:“这座风机装机5兆瓦,塔筒高100米,风轮直径128米,相当于两架波音747客机机翼的长度,总重量743吨。像这样的大型风机一般建在海上,是陆上单台容量最大的风电机组。”他指着高空中机舱尾部的一个小黑点说:“那是风速风向仪,相当于一个自动监控系统,能保证风机叶轮始终迎着风的方向。”

  2014年11月7日,这座风机吊装完成。吊装现场堪称壮观,仅拉运1250吨吊车组件就动用了57辆大型货车,创造了安装作业海拔最高、设备运行方式最完善等多项行业之最。在此之前,在陆上建设如此大型的风机在国内没有先例,电网建设者与几家外国厂家洽谈,但由于技术封锁等原因屡被拒绝。

  怎么办?勇于超越、追求卓越的电网建设者横下一条心,再难也要建成中国自己的大型风电场!他们与国内风电厂家合作,边建设边研究,最终攻克了常规风机故障穿越能力差容易脱网、无法在统一的风电场监控平台上实现多种机型的统一调度等技术难题,建成了国内最大的源网友好型风电场。它突破常规风电场概念,采用统一监控平台,将不同厂家、不同技术路线的风电机组成有机整体,在全部具备低电压穿越能力的基础上,实现国内机型首次高电压穿越性能测试,时间及功率倍数均创国内纪录。

  风机旁有一片空旷地带。杨林说,那是为未来更大型风机预留的机位。2016年,国家风光储示范电站发电11亿千瓦时,其中风电占三分之二。6年来,示范工程在源源不断地为大电网输送清洁能源的同时,发挥示范引领作用,为新能源大规模并网利用积累着宝贵的运行、试验数据。在占地1800亩的光伏电站一期试验区内,整齐地排列着最佳倾角固定式、平单轴等6类采光跟踪系统的光伏电池板设备。光伏班专责赵建华说:“这片试验区2012年建成并网,当时大部分设备都是国内首台、首套,很多厂家主动要求把设备拿来试验。”如今,当年的创新成果经过试验、论证、改进,已在全国大规模推广,为光伏产业发展提供了可靠的技术支撑。

奉献清洁能源

  清洁绿色的能源正源源不断地从草原送往四面八方,为城市建设和低碳奥运贡献力量。

  走进国家风光储输示范电站展示中心,这里集中展示了这项浩大工程从建设背景、理念、工程概况到技术成就的基本情况,卓越的成果吸引了国内外无数专家前来实地考察,他们一致的感受就是震撼!

  在专家们看来,这项工程的意义并不在于发了多少电,而在于在无任何工程实例可参考的条件下,探索出世界首创的风光储输联合发电运行模式,即通过风、光、储的七种组合发电方式,与平滑出力、跟踪计划、系统调频、削峰填谷四种功能的结合,实现多组态、多功能、可调节、可调度的联合发电运行方式。

  在3号储能厂房,整齐地摆放着30万节全钒液硫电池。记者进一步了解到,这一具备扩容灵活、可深度放电、电极活性物质无交叉污染、安全性高等主要特点的新型储能系统,会同磷酸铁锂、钛酸锂、胶体铅酸及超级电容等其他电池类型,已在全球范围内首次实现多类型化学电池储能系统协同配合新能源发电试验应用,极大丰富了储能电站在科学研究、生产运行、技术比对及应用开发中的功能手段。“我们提出了电池动态大容量成组技术及电池系统级联方法,解决了系统集成线性放大难题,实现近30万只电池单体电池储能系统电站化集成,电站整体能量转换效率大于90%。”国家风光储输示范电站总工程师刘汉民说道。除此之外,电站还在开发虚拟同步机示范、梯次利用电池等多种类型的储能技术,在储能技术领域真正发挥“样板间”和“试验田”的作用。刘汉民深有感触地说:“如果储能技术能够实现规模化、产业化应用,那将是人类社会又一次真正的能源革命。”

  随着外送通道的不断完善,清洁绿色的能源不断从坝上草原送往四面八方,转化为推动城市建设和经济发展的强劲动力。2015年7月29日,国务院批复同意《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》,同意设立张家口可再生能源示范区,提出在张家口建立国际领先的“低碳奥运专区”。目前,张家口低碳冬奥示范区已经得到国家发改委批复。根据规划,到2020年,河北张家口将有2000万千瓦新能源并网送出,奥运会赛场用电将全部来自新能源发电。张家口供电公司发展策划部副主任刘德坤说:“我们将把光伏发电、储能等先进技术融入奥运场馆和城市配电网建设,保证奥运赛区用能百分之百为清洁能源,为低碳奥运贡献力量。”

  信息来源:国家电网报社

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