焦點訪談:登攀 水光互補 創新能源路
央視網消息(焦點訪談):青海省海南州共和縣有一個(ge) 神奇的地方叫作塔拉灘,這裏一度是沙塵肆虐、寸草不生,如今卻是青草茵茵、羊群遍野,而且這裏的羊還有個(ge) 奇怪的名字,叫光伏羊。羊和光伏是怎麽(me) 扯到一起去的呢?因為(wei) 這裏有一個(ge) 全球裝機規模最大的光伏產(chan) 業(ye) 園,而且這個(ge) 產(chan) 業(ye) 園還有一個(ge) 特別之處,它創造性地實現了水光互補。
七月初的青海,海南州的塔拉灘上綠草盈盈。上午八點多鍾,牧民正趕著自家的羊去放牧。奇怪的是,這些羊群去吃草的地方並不是草原草場,而是一個(ge) 工業(ye) 區。
國家電投黃河公司海南州分公司產(chan) 業(ye) 園項目部站長助理楊軍(jun) :“光伏板下麵這些羊,就是我們(men) 請過來幫忙除草的。因為(wei) 每年一到夏天,園區電池組件下麵草就特別高,長高了以後會(hui) 遮擋電池組件,一個(ge) 是影響發電效率,再一個(ge) 秋冬季有火災隱患。”
青海省海南州塔拉灘太陽能發電園區,目前已建成345平方公裏,裝機容量15600兆瓦。數千萬(wan) 片光伏發電板形成一片藍色的海洋。這麽(me) 大麵積的光伏發電站內(nei) 除草的工作量相當繁重,能不能找到一個(ge) 兩(liang) 全其美的解決(jue) 辦法呢?這上萬(wan) 隻正在光伏園裏休閑吃草的羊,就是被選作承擔這項工作的“特殊員工”。
上萬(wan) 隻羊淹沒在上千萬(wan) 塊光伏發電板中安靜地吃草,誰能想到,在這安靜之下,在這片藍色海洋之下,巨大的能量以電力的形式源源不斷產(chan) 生,能量之大,年發電量足夠滿足340萬(wan) 個(ge) 家庭全年用電。
青海共和塔拉灘光伏發電園區是全球裝機規模最大的光伏發電園區。“塔拉灘”蒙古語的意思就是荒灘。世界最大的光伏電站為(wei) 什麽(me) 能出現在這裏?這麽(me) 大的光伏發電量能不能順利、便捷地輸送出去呢?這些問題在十年前都是不可想象的。
2012年,當第一批建設者來到塔拉灘時,眼前一片苦寒之地,幾乎沒有生命的跡象。這片看似連草都不長的高原荒漠日照強而且時間長,有著豐(feng) 富的太陽能資源,當地政府計劃利用光伏發電技術在塔拉灘開發一個(ge) 大型新能源園區,帶動當地經濟發展。這個(ge) 大規模開發光伏的想法很美,但對於(yu) 當時我國的光伏發電技術水平來說,這似乎更像是一個(ge) 夢想。
剛剛起步的光伏發電因為(wei) 受白天、黑夜、陰天、晴天光照波動影響導致發電量的不穩定,對電網造成負載衝(chong) 擊的負擔,嚴(yan) 重時甚至導致運行事故,所以很不受歡迎。加之起步階段相關(guan) 技術還不成熟,建設光伏電站投入成本很高,這個(ge) 行業(ye) 普遍不被看好,光伏發電站的前途一片迷茫。
能不能把光伏電的不穩定、不可控變成可控、對電網友好的電,成為(wei) 光伏這種新能源生死存亡的一個(ge) 關(guan) 鍵,也成為(wei) 業(ye) 界攻關(guan) 的難題。
國家電投黃河公司新能源建設分公司黨(dang) 委書(shu) 記、副總經理王倫(lun) :“怎麽(me) 解決(jue) 這個(ge) 問題呢?我們(men) 有多年水電開發建設運行的經驗,是不是可以依靠水電這個(ge) 老大哥,它本領強、能力大,把新能源小弟帶一帶?後來就猜想是不是可以實現“水光互補”,通過優(you) 質的水電帶動相對能力比較差、波動性、間歇性比較強的新能源,一塊共同健康發展。”
跟塔拉灘相距僅(jin) 50公裏的龍羊峽水電站是黃河上遊庫容最大、調節能力最強的水電站,所謂“水光互補”猜想的試驗目標就選定了龍羊峽水電站。把臨(lin) 近的塔拉灘光電輸送到龍羊峽,用可控的水電來補充、調節不穩定的光電,待調節成穩定優(you) 質電能之後,再統一輸送給電網。這個(ge) 能源互補的概念一經提出,在業(ye) 內(nei) 可謂是石破天驚。
牽一發而動全身,這個(ge) 前所未有的猜想能不能變成現實?黃河公司把“水光互補”當作自己做優(you) 做強新能源、開發新能源的一個(ge) 契機,派出最有實力的專(zhuan) 家和最年輕有活力的大學畢業(ye) 生組成攻關(guan) 團隊,進行技術方案研究和論證。他們(men) 把如何通過控製水電輸出實現互補運行,協同達到總量平衡做了一個(ge) 形象的比喻。
國家電投黃河公司龍羊峽發電分公司副總經理朱綱:“一個(ge) 水池有兩(liang) 個(ge) 進水管,一個(ge) 水管沒有閥門不能控製,另外一個(ge) 水管有閥門可以進行控製。這時候控製能調節、有閥門的水管來進行調節,使得總入水池裏的水始終是恒定的。”
水光互補就是說白天光電發電量大的時候,優(you) 先光伏發電,水電就少發些,等晚間光伏不發電的時候,水電就全力發電,保證實現能源的最大化利用。難就難在天氣隨時都會(hui) 發生變化,受之影響的光伏發電也是瞬息變化。水光互補要求水電站隨著光伏發電的變化快速作出反應,按照方案設計,這個(ge) 反應速度必須精確到毫秒級——這實際上是一個(ge) 如何打通新舊兩(liang) 種能源體(ti) 係的大難題。
王倫(lun) :“既不影響水電機組的安全穩定運行,同時又能實現水電對光伏電的快速調節響應。首先看一下單體(ti) 設備有多大潛力,係統組合有多大潛力,包括通訊,最後實現快速協調。”
國家電投黃河公司新能源生產(chan) 部高級主管宦興(xing) 勝:“最難的是水光互補模擬模型的建立,這個(ge) 模型做不出來,就是一個(ge) 空想法。”
既然要創新,就得披荊斬棘。攻關(guan) 團隊把係統性難題分解成一個(ge) 一個(ge) 的具體(ti) 技術問題,專(zhuan) 題研討會(hui) 一個(ge) 接一個(ge) 地開。
近兩(liang) 年時間,30多場研討會(hui) ,攻關(guan) 團隊最終建立起凝聚多項創新技術的水光互補控製理論係統,猜想距離現實近了一步。
這個(ge) 研究性的成果究竟行不行?要拿到實戰中進行檢驗。隨即320兆瓦級龍羊峽水光互補光伏電站在塔拉灘馬不停蹄地開了工,2013年進入試運行的調試階段。
創新的路上每一步都走得異常艱難。工程師劉育強至今對試運行階段經曆的一次故障印象深刻。
國家電投黃河公司龍羊峽發電分公司生產(chan) 部電器主管劉育強:“給係統指令以後它不去執行,像死機了不動作,以前沒有發現這樣的問題。”
原本以為(wei) 幾分鍾就能解決(jue) 的問題,整整耗費一天時間檢查,仍然沒有找到故障的原因。此時上上下下人們(men) 的心全都揪了起來。水電站所有領導和黃河公司專(zhuan) 家團隊都來到現場一起想辦法。
找不出症結,隻能把控製係統退出來,分析控製策略,檢查配置,進行整體(ti) 的大檢查。係統大檢查的兩(liang) 天多時間裏,很多人沒有回去睡覺,隻在辦公室眯了幾個(ge) 小時。
經過全力調試和優(you) 化,故障出現的第三天,水光互補係統重新恢複正常工作。2015年這套全新的能源互補係統經受住了多重考驗,當年6月份水光互補光伏電站正式並網發電。至今這套控製係統都在穩定運行。
水光互補技術把光電調節成電網可接受的優(you) 質電,增加了電網的總電量。龍羊峽水光互補電站運行後,電站可調度出力比原來增加了85萬(wan) 千瓦,國家電網利用增加的發電量從(cong) 青海給河南省建了一條綠電輸送專(zhuan) 線。
王倫(lun) :“水光互補成功實踐以後,實現了很大一個(ge) 認識上的突破,新能源並不是垃圾電,新能源也是優(you) 質電,也可以提供穩定的電力,這是最大最強的信心。我們(men) 國家從(cong) 頂層設計上發生了變化,提出來多能互補,比如說現在水風光、水風火,這些都能互補,帶動了新能源的快速發展。”
這一天,記者在龍羊峽水電站見到了水電光伏互補的實時情況。12點20分開始,50公裏外塔拉灘光伏現場拍攝的影像顯示,有一大片雲(yun) 經過光伏電站,光伏發電輸出立即發生了變化。這個(ge) 數據變化實時傳(chuan) 到水電站的水光互補係統。
水光互補技術的成熟,開啟了大規模光伏發電的序幕,有著豐(feng) 富光照資源的荒漠無人區成為(wei) 新能源開發的寶藏之地。塔拉灘光伏園區從(cong) 一期擴展到二期,進而擴展到三期,成為(wei) 全球集中發電規模最大的光伏電站群。
這裏不僅(jin) 規模大,而且技術最新。走進這片像是整齊排列千軍(jun) 萬(wan) 馬的巨大方陣,能發現有一片隊列不那麽(me) 整齊的特殊區域,原來這裏是園區的另一個(ge) 寶藏之地:百兆瓦級光伏發電實證基地。
在過去的7年時間,這個(ge) 實證基地一方麵給國際國內(nei) 光伏產(chan) 品提供了規模巨大的檢測數據,也為(wei) 光伏研究學術界提供大量理論實證數據,為(wei) 我國光伏行業(ye) 占據世界領先地位發揮了基礎性數據支撐作用。
能源是碳達峰碳中和工作的主戰場,而多能互補則為(wei) 實現雙碳目標開辟了一條新的技術路徑,能夠有效提升清潔能源、低碳能源、可再生能源的應用比率。作為(wei) 全球首個(ge) 大規模水光互補示範電站,龍羊峽電站既是開拓者也是先行者,為(wei) 我國開展水電和光伏的多能互補奠定了技術基礎。而多能互補的方式還有多種。風光水火儲(chu) 多種能源有機整合、集成互補,傳(chuan) 統能源和新能源之間的互補融合,將有力推進能源革命,推動構建新型智慧能源體(ti) 係。
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