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摘要：  2009年4月29日，由科技部、財政部、能源局在國家電網(wǎng)公司召開了“金太陽工程”協(xié)調(diào)會。會議確定，由國家電網(wǎng)公司牽頭，規(guī)劃建設1至2個100兆瓦級標志性示范項目，探索解決風電和光電的并網(wǎng)問題。國家風光儲輸示范電站工程由此啟動。

關(guān)鍵字：  國家電網(wǎng)，  風電，  光電，  金太陽工程

落戶張北有“姻緣”

2009年4月29日，由科技部、財政部、能源局在國家電網(wǎng)公司召開了“金太陽工程”協(xié)調(diào)會。會議確定，由國家電網(wǎng)公司牽頭，規(guī)劃建設1至2個100兆瓦級標志性示范項目，探索解決風電和光電的并網(wǎng)問題。國家風光儲輸示范電站工程由此啟動。

張北風光儲輸示范電站

工程落戶張北，則緣于張北這片神奇土地的獨特資源稟賦。800年前，一代天驕成吉思汗在這里以8萬鐵騎打敗了大金國40萬雄兵，由此拉開蒙古帝國征戰(zhàn)并稱霸歐亞大陸的序幕。當歷史的塵埃散去后，這里除了成吉思汗子孫們留下的元中都的斷壁殘垣，就是無盡的風沙與陽光。

“壩上一場風，從春刮到冬”這句描述惡劣自然環(huán)境的民諺，卻從一個側(cè)面道出當?shù)仫L能資源的豐富。據(jù)測算，這里年平均有效風速時間在6000小時以上。同時，這里的太陽能資源也極為豐富，年平均日照時間將近3000小時。

近年來，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的快速崛起，張北的風能和陽光吸引了大批新能源開發(fā)商。今日以張北為重點的冀北地區(qū)，不僅成為國家批復的首批千萬千瓦級風電基地之一，同時還涌現(xiàn)了一批太陽能光伏電站，以至被譽為“新能源之都”。

可另一方面，由于當?shù)厝丝谏伲?jīng)濟基礎薄弱，用電量有限，大量的風電和光伏發(fā)電必須通過高電壓、遠距離輸送至京津唐電網(wǎng)負荷中心消納。而風電和光伏發(fā)電因天氣變化等原因，出力忽大忽小，時有時無，在沒有足夠數(shù)量的其他電源匹配調(diào)峰的情況下，并網(wǎng)時往往會導致電網(wǎng)運行不穩(wěn)定。這也是當前一些地方“棄風”與“棄光”現(xiàn)象嚴重的原因之一。

“種種因素的匯集，使張北成為最具備新能源開發(fā)利用特征的地區(qū)，在破解電網(wǎng)接納大規(guī)模新能源技術(shù)難題上具有典型性和代表性。”冀北電力公司總經(jīng)理尹積軍告訴記者，“正因如此，國家風光儲輸示范工程最終選址和落戶張北?！?/P>

破解“世界級難題”

如何科學合理解決以風電、光伏發(fā)電為代表的新能源大規(guī)模集中并網(wǎng)、集成應用，這是一道世界級難題。國內(nèi)外的科技人員開展了多種嘗試，至今未形成一條公認的“捷徑”。

專家介紹，目前影響新能源大規(guī)模并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸主要有三點，一是調(diào)峰問題，需建設大量的備用容量和調(diào)峰電源;二是電力安全問題，風電和光電出力多變和瞬間沖擊，影響電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性及頻率穩(wěn)定性;三是電能質(zhì)量問題，風電和光電大規(guī)模并網(wǎng)常常會引起電壓水平降低，風機中的電子設備會帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。

為此，國家電網(wǎng)公司科研團隊經(jīng)過長時間前期調(diào)研后，最終確定了風光儲輸聯(lián)合優(yōu)化的技術(shù)路線，即“風光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能輸電、平穩(wěn)可控”。

2010年春，張北高原上的冰雪尚未消融，國家風光儲輸示范工程建設便熱火朝天地拉開了序幕。工程一期建設規(guī)模為風電98.5兆瓦、光伏發(fā)電40兆瓦、儲能20兆瓦，并配套建設220千伏智能變電站一座，總投資約33億元。

“風光儲輸聯(lián)合優(yōu)化的技術(shù)路線屬世界首創(chuàng)，沒有先例可循?！痹陔娬究刂浦行?，高明杰告訴《經(jīng)濟參考報》記者，工程建設期間，國家電網(wǎng)公司給予高度重視，組建了以中國電力科學研究院、國網(wǎng)電力科學研究院等單位在內(nèi)的科研團隊，開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過一年多的緊張施工，2011年12月中旬，工程進入系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段;12月25日，世界上第一個集“風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的國家風光儲輸示范工程竣工投運。

在電站控制中心中央大屏幕上，可以直觀地看到，波動較大的藍色曲線(代表風電出力)和黃色曲線(代表光伏發(fā)電出力)，經(jīng)橙色曲線(代表儲能即蓄電池電量變化)“填平補齊”后，變成了平滑的綠色曲線(代表電站實際發(fā)電出力)。

電站生產(chǎn)部主任劉漢民博士解釋說“當風電、光伏發(fā)電出力足夠時，可將多余的發(fā)電出力儲存到電池中;一旦風光出力不夠時，儲能系統(tǒng)就可以放出電量。而這一切，是通過聯(lián)合發(fā)電智能全景優(yōu)化控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。它是整個風光儲電站的‘大腦’，可改善風電、光伏出力的波動性和間歇性，使之安全穩(wěn)定地并入電網(wǎng)運行?！?/P>

電站一期工程的建成投產(chǎn)，標志著包括聯(lián)合發(fā)電智能全景優(yōu)化控制系統(tǒng)在內(nèi)的一系列成果研發(fā)成功，風光儲輸技術(shù)路線從理論變?yōu)楝F(xiàn)實。

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“試驗田”的豐碩成果

截至目前，國家風光儲輸示范工程已平穩(wěn)運行9個多月，累計發(fā)電2.2億千瓦時。然而，在專家們看來，這個電站的意義并不在于發(fā)了多少電，而在于在無任何工程實例可參考的條件下，探索出一條世界首創(chuàng)的風光儲輸聯(lián)合發(fā)電運行模式，即通過風、光、儲的七種組合發(fā)電方式，與平滑出力、跟蹤計劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷四種功能的結(jié)合，實現(xiàn)多組態(tài)、多功能、可調(diào)節(jié)、可調(diào)度的聯(lián)合發(fā)電運行方式。

《經(jīng)濟參考報》記者在采訪中了解到，隨著這一全新的聯(lián)合發(fā)電運行模式的實驗與探索，科技人員實現(xiàn)了風光儲互補機制及系統(tǒng)集成、全景監(jiān)測與協(xié)調(diào)控制、功率預測、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、大規(guī)模儲能技術(shù)等5大技術(shù)突破，完成了聯(lián)合發(fā)電智能全景優(yōu)化控制等10項以上自主設備研發(fā)，并獲得了儲能控制策略等20多項技術(shù)創(chuàng)新。

事實上，這個示范電站已成為我國新能源發(fā)電和儲能技術(shù)的試驗場。

在電站一期工程現(xiàn)場我們看到了金風科技、比亞迪、中航鋰電等一大批我國知名新能源裝備企業(yè)的產(chǎn)品。其中，風電設備有2兆瓦雙饋變速型風機、2.5兆瓦和3兆瓦永磁直驅(qū)風機、1兆瓦垂直軸風機;光伏發(fā)電設備有多晶硅組件、單晶硅組件、非晶薄膜組件及背接觸式和高倍聚光電池組件;儲能裝置目前是磷酸鐵鋰電池，還將投產(chǎn)液流電池等。

“國家風光儲輸示范電站的投產(chǎn)運行，讓昔日‘風吹白草天無際，曬著太陽牧牛羊’的塞上高原變身為新能源領(lǐng)域展示國家形象的一張名片?！备呙鹘苷f“我們幾乎每天都會接待關(guān)注新能源與智能電網(wǎng)發(fā)展的國內(nèi)外各界人士?！?/P>

前不久，全國政協(xié)副主席、科技部部長萬鋼視察風光儲輸示范電站。他說，國家風光儲輸示范工程不僅是我國新能源綜合利用成果的集中展示，也為我國未來新能源的發(fā)展提供了技術(shù)示范平臺，對未來我國新能源的規(guī)?；瘧镁哂兄匾氖痉逗徒梃b意義。

今年2月，國際電工委員會智能電網(wǎng)戰(zhàn)略工作組主席RichardSchomberg來到張北，這位國際電工領(lǐng)域的專家對國家風光儲輸示范工程的建設成果“深感震撼”。他認為，該電站的投運將對國家電網(wǎng)公司加快推動智能電網(wǎng)建設、提升新能源綜合利用水平意義重大。