新能源并网技术破解 风光储输工程现成效

添加时间：2012-08-10 10:37:26 来源：爱中国能源网

　从河北省张北县县城向西，仅半小时车程后，就可以看到一排排风力发电机高耸在地平线上，连成一道美丽的风景。这里坐落着目前世界上规模最大的，集风电、光伏发电、储能及智能调度输电于一体的新能源友好并网综合示范项目——国家风光储输示范工程。

　　近年来，我国以风能、太阳能发电为代表的新能源发展突飞猛进，人们寄望于它能改变我国失衡的电源结构，促进节能减排。然而，一次次风机脱网事故让人们陷入了沉思，如果不能解决新能源友好上网问题，新能源健康发展将受到制约。2011年12月25日，国家风光储输示范工程一期工程的竣工投产，有效解决了新能源大规模并网的世界性技术难题，点亮了新能源未来发展之路。

　　从间歇波动到平稳输出

　　8月7日15时，在国家风光储输示范工程智能控制中心的大厅里，大大的屏幕上显示了当时的发电情况：风电2.52万千瓦、光伏发电5210千瓦、储能1490千瓦。冀北电力有限公司风光储输示范电站有限公司副总经理王银明解释说，当风力较大或阳光较强时，储能装置可以把多余的能量储存起来，储能显示的就是负数；反之，储能装置显示的是正数，就需要释放能量，这么做有助于整体电能输出更加平稳。

　　“更加平稳”——这个看似简单的目标，却是新能源发电一直以来难以达到的要求。

　　我国是风电大国，新增风电装机容量和累计装机容量均居全球第一位，光伏发电也呈迅猛发展态势。但是，并网和消纳问题却是制约二者持续健康发展的重要因素。

　　风电和光伏发电都具有间歇性、随机性和波动性的特点，且风能、太阳能资源富集地区与主要负荷中心呈逆向分布，决定了我国风电开发只能以大规模集中开发、远距离高压输送为主，光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入与分布式接入并举的特点。

　　这要求我国新能源大规模发展必须突破三个技术问题：其一，电力系统调峰问题，风电和光伏发电作为单一的发电系统提供电能输出时，需要建设大量的备用容量和调峰电源，以防其不出力时随时备用；其二，电力系统安全问题，风电、光伏发电具有出力多变和瞬间冲击的特点，对电网的暂态稳定性和频率稳定性造成影响；其三，电能质量问题，风电、光伏发电大规模并网引起电压水平降低，风机中的电子设备带来谐波污染，影响电能质量。

　　由国家电网公司自主研发、设计和建设的国家风光储输示范工程，一举攻克了这些技术难题。

　　“电力系统是一个发、输、变、配、用瞬间完成的系统，新能源如果不能满足安全、稳定、可靠的要求，那么，无论风电还是光伏发电，对于电网而言都不是优质电能。”冀北电力有限公司风光储输示范电站有限公司总经理闫忠平表示，国家风光储输示范工程最重要的使命就是通过风光储联合发电，消除新能源随机性、波动性和间歇性对电网的冲击，从而将风电、光伏发电变为优质电能。 

    去年年底至今年年初，风电装机众多的张家口地区发生了两次风机大面积脱网事故，而刚刚投产不久的国家风光储输示范工程却没有受到影响，经受住了风机大面积脱网引起的末端电网电压降低的考验。

　　国家风光储输示范工程的投运，对局部地区日趋严重的弃风限电问题是个特大的利好消息。投运以来，示范工程已实现风光储多组态、多功能、可调节、可调度的联合发电运行方式，初步实现储能系统平滑风光出力、跟踪调度计划出力、削峰填谷功能，减少大规模风电接入对电力系统的冲击。今年以来，工程已累计发电1.65亿千瓦时，其中，风电场发电量1.32亿千瓦时，光伏电站发电量0.33亿千瓦时。

　　从“智能调度”到“风光互补”

　　在美丽的张北草原，两台体型庞大的垂直轴风机的叶轮正迎风旋转，这是目前世界上单机容量最大的垂直轴风机，它能充分利用来自各个方向的风能，不远处，国内容量最大的3000千瓦永磁直驱型风机也坚守在它的岗位上……这些国内、甚至国际上最新的风力发电机机型，正向国家风光储输示范工程源源不断地输送电能。

　　各种新机型云集，技术指标是否过关？对此，风光储输示范电站有限公司生产技术部主任刘汉民表示，对不同种类的风机进行统一调控是示范工程的一大技术亮点。由于目前各风机厂家监控系统都只能控制自己厂家的风机，通信协议互不开放，也就是说，每个风机都说自己的“方言”，彼此之间语言不通，调度既听不懂，也不能第一时间听到。风光储输示范工程则解决了语言统一的大问题，打破了“语言壁垒”，让大家都说“普通话”。基于示范工程自主研发的风电厂调控一体化系统，使风电厂的信息实时同步传送，大家都听调度的指令。

　　国家风光储输示范工程总工程师雷为民说：“统一语言，将为以后千万千瓦级风电厂并网提供技术铺垫，如果网源之间所有数据都无缝衔接，交流顺畅，风电甚至还可以用于调频调峰，而且响应更快、更经济。”

　　国家风光储输示范工程不仅仅是新机型的试验场，还是先进理念的“炼丹炉”。从规划、设计之初，到建设、投运之时，示范工程就给出破解新能源并网瓶颈的答案——风光互补、网源友好、智能调度。

　　张北地区的气候特点在北方具有普遍性：冬春日照短、风力大，夏秋日照足、风力弱，白天日照强、风速小，夜间无日照、风速大。可如果将时间点缩短至一天，甚至一小时、一刻钟之内，风光的互补性就很小了。因此，国家电网公司的专家们在为示范工程做初期论证时，重点考虑的一个原则就是如何合理利用风能和光能的互补性，其中最关键的就是储能技术。

　　示范工程储能电站总装机容量2万千瓦，总储存电量9.5万千瓦时，安装了磷酸铁锂储能装置、液流储能装置和钠硫储能装置，是目前世界上规模最大的多类型化学储能电站。

　　可以说，这个世界上最大的风光储输示范工程，是各种风电、光伏发电和储能设备的大荟萃，汇集了这三类能源利用方式中各类工业化路线的装置。据介绍，公司在该工程中汇集如此多种类的装备，是为了积累试验数据，比较各类技术路线的优劣，为我国新能源大规模友好接入电网积累经验，这也正是工程“示范”价值的体现。

　　国家风光储输示范工程在技术标准制定、选型和发展路线等方面的尝试，为未来在全国大规模推广风光储输系统工程提供了充足的样本和充分的借鉴。由于工程尚处于试验阶段，工作人员仍需坚持不懈地积累数据，进行技术优化，通过计算机仿真分析，为大规模工程应用做更深入的系统研究。

　　“风光储输系统工程解决了风电、光电的波动性问题，我们相信，未来它们能够跟火电一样，成为可预测、可控制、可调度的友好电源。在50年之后，风光储输将是普遍的电源形式，是最有希望替代火电的电源。”雷为民说，公司在风光储输工程上的尝试可能短期内还无法收到巨大的经济效益，但是这种“为未来投资”的做法，将极大地改写中国电力发展的进程。