當(dāng)以風(fēng)能和太陽能為代表的新能源被賦予“第三次工業(yè)革命核心”的重任時(shí)，如何克服這兩種“最清潔能源”與生俱來的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)規(guī)模化并網(wǎng)，便成為一道橫亙?cè)谛履茉撮_發(fā)利用之路上的難題。國家電網(wǎng)公司始終致力于破解清潔能源發(fā)展瓶頸，不辱使命，不負(fù)重托，采用世界首創(chuàng)的“風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電”技術(shù)路線，在智能電網(wǎng)技術(shù)框架下，建成目前世界規(guī)模最大的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及輸電工程“四位一體”的可再生能源項(xiàng)目——風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，為破解清潔能源大規(guī)模并網(wǎng)這一世界性難題展開了前沿性探索，取得豐碩成果。

國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程榮獲中國工業(yè)大獎(jiǎng)

工作人員運(yùn)維光伏電站

吊裝風(fēng)機(jī)葉片

示范電站大門

12月11日，我國工業(yè)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——第四屆中國工業(yè)大獎(jiǎng)在北京人民大會(huì)堂隆重揭曉，國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程榮獲中國工業(yè)大獎(jiǎng)。

7種輸出模式聯(lián)合應(yīng)用

探索清潔能源發(fā)展新路徑

如何科學(xué)合理解決以風(fēng)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(yīng)用，是一道世界級(jí)難題。面對(duì)影響新能源大規(guī)模并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸，公司科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長時(shí)間前期調(diào)研后，最終確定了風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合優(yōu)化的技術(shù)路線，即“風(fēng)光互補(bǔ)、儲(chǔ)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(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程建設(shè)便熱火朝天地拉開序幕。國網(wǎng)冀北電力有限公司作為示范工程建設(shè)運(yùn)營單位，不畏嚴(yán)寒、攻堅(jiān)克難，高質(zhì)量完成工程建設(shè)任務(wù)。該工程是世界上第一個(gè)集“風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電”于一體的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程。“風(fēng)光儲(chǔ)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。我們要用實(shí)際行動(dòng)開辟一條‘清潔中國、領(lǐng)跑世界’的嶄新路徑。”國網(wǎng)冀北電力風(fēng)光儲(chǔ)公司總經(jīng)理馬力說。

公司高度重視示范工程建設(shè)，組建了以中國電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院等單位牽頭的科研團(tuán)隊(duì)，開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。示范工程分為兩期，按照風(fēng)電場(chǎng)500兆瓦，光伏電站100兆瓦和儲(chǔ)能裝置70兆瓦設(shè)計(jì)規(guī)劃，以“風(fēng)光互補(bǔ)、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)、智能輸電、平穩(wěn)可控”為攻堅(jiān)目標(biāo)，投資近100億元。

由公司自主研發(fā)的風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電全景檢測(cè)與綜合控制系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)在新能源場(chǎng)站監(jiān)控系統(tǒng)首次應(yīng)用，能夠?qū)崟r(shí)優(yōu)化協(xié)調(diào)風(fēng)、光、儲(chǔ)各系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，減小風(fēng)電和光伏發(fā)電功率大幅度、高頻率波動(dòng)，提高電網(wǎng)接納風(fēng)電和光伏電源能力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的全景監(jiān)測(cè)與綜合控制。

在示范工程工作多年的國網(wǎng)冀北電力風(fēng)光儲(chǔ)公司副總工程師劉漢民博士解釋說：“當(dāng)風(fēng)電、光伏發(fā)電出力足夠時(shí)，可將多余的發(fā)電出力儲(chǔ)存到電池中；一旦風(fēng)光出力不夠時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)就可以放出電量。而這一切，都是通過聯(lián)合發(fā)電智能全景優(yōu)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。它是整個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)電站的‘大腦’，可改善風(fēng)電、光伏出力的波動(dòng)性和間歇性，使之安全穩(wěn)定地并入電網(wǎng)運(yùn)行。”

在控制中心中央大屏幕上，記者直觀地看到，代表風(fēng)電出力、波動(dòng)較大的藍(lán)色曲線和代表光伏發(fā)電出力的黃色曲線，經(jīng)代表儲(chǔ)能變化的橙色曲線“填平補(bǔ)齊”后，變成了代表電站實(shí)際發(fā)電出力的平滑綠色曲線。

國際能源署可再生能源部負(fù)責(zé)人保羅˙弗蘭克爾在控制中心看到這條綠色曲線圖后表示：“今天的參觀令我印象深刻。國際能源署和中國國家電網(wǎng)公司都在為全球能源清潔化發(fā)展做著自己的努力。我相信，今后我們的合作空間將會(huì)更大。”在他的心中，早已有了未來合作的路線圖。

“風(fēng)、光、儲(chǔ)、風(fēng)+光、風(fēng)+儲(chǔ)、光+儲(chǔ)、風(fēng)+光+儲(chǔ)”，7種組態(tài)時(shí)序出力優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)儲(chǔ)、光儲(chǔ)和風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合等多種發(fā)電運(yùn)行方式自動(dòng)組態(tài)、智能優(yōu)化和平滑切換，發(fā)電品質(zhì)接近常規(guī)電源，不僅滿足了平滑出力、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷等多樣調(diào)度需求，更解決了新能源發(fā)電精細(xì)化運(yùn)行與控制，為大規(guī)模新能源并網(wǎng)及調(diào)度提供技術(shù)支撐。

積極推動(dòng)科技成果深度轉(zhuǎn)化

實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)展水平提升

目前，工程已安全穩(wěn)定運(yùn)行1857天，通過風(fēng)、光、儲(chǔ)多組態(tài)聯(lián)合運(yùn)行模式，累計(jì)輸出超過26.24億千瓦時(shí)平穩(wěn)可控綠色電能，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤104.96萬噸、減排二氧化碳261.6128萬噸。

在“低碳奧運(yùn)院士行”活動(dòng)中，中科院院士們一致認(rèn)為，示范工程的意義并不在于發(fā)了多少電，而在于在無任何工程實(shí)例可參考的條件下，探索出一條世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行模式，即通過風(fēng)、光、儲(chǔ)的7種組合發(fā)電方式，與平滑出力、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷4種功能相結(jié)合，實(shí)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(yùn)行方式。

示范工程投運(yùn)以來，以風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電互補(bǔ)機(jī)制及系統(tǒng)集成為代表的五大關(guān)鍵技術(shù)突破已取得87項(xiàng)授權(quán)專利，累計(jì)獲得數(shù)項(xiàng)省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)，部分創(chuàng)新成果達(dá)國際領(lǐng)先水平。研發(fā)的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制等7套軟件，并申請(qǐng)軟件著作權(quán)；已發(fā)表論文102篇，其中SCI、EI等國內(nèi)外期刊上收錄論文50篇；編寫了風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化配比技術(shù)研究等15本技術(shù)報(bào)告，顯著增強(qiáng)了我國在國際新能源領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。

5年來，風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行及調(diào)度模式歷經(jīng)天氣陰晴、風(fēng)云變幻無常、極寒暑熱交替等綜合考驗(yàn)，將難預(yù)測(cè)、難控制、難調(diào)度的風(fēng)、光資源轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)可靠的綠色電能輸入電網(wǎng)。公司依托示范工程，建立了國內(nèi)首次風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電功率預(yù)測(cè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)多尺度全天候風(fēng)光聯(lián)合功率預(yù)測(cè)技術(shù)；并在國內(nèi)首次應(yīng)用云成像技術(shù)和裝置開展光伏功率預(yù)測(cè)，大范圍捕捉方圓云層數(shù)據(jù)信息，有效提升光伏電站超短期功率預(yù)測(cè)能力。

一系列科技創(chuàng)新，為解決大規(guī)模新能源集中開發(fā)、集成應(yīng)用的世界性難題提供了我國自己的方案。

示范工程還代表公司參加了“國家十二五創(chuàng)新成就展”，受到了國務(wù)院總理李克強(qiáng)、副總理汪洋高度關(guān)注，全國人大副委員長沈躍躍等領(lǐng)導(dǎo)也在實(shí)地調(diào)研中給予高度評(píng)價(jià)。

如今，示范工程的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)、成果已經(jīng)為外界所認(rèn)可借鑒，并推廣應(yīng)用于美國及我國寧夏、青海多個(gè)新能源聯(lián)合發(fā)電示范工程。在示范工程的應(yīng)用提升效應(yīng)下，以比亞迪等多家電池儲(chǔ)能制造企業(yè)為代表，陸續(xù)建成投產(chǎn)了系列儲(chǔ)能產(chǎn)品，開啟了我國電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)先河，產(chǎn)能較過去擴(kuò)大約40倍，成本降低了78%；其聯(lián)合發(fā)電控制技術(shù)及檢測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)成為大規(guī)模新能源場(chǎng)站生產(chǎn)運(yùn)行的關(guān)鍵平臺(tái)，在江蘇如東海上風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控、西藏羊八井光伏電站監(jiān)控、酒嘉風(fēng)電基地得到廣泛應(yīng)用；涵蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)試驗(yàn)收、運(yùn)行檢修和技術(shù)監(jiān)督全過程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，已應(yīng)用于大唐新能源和魯能集團(tuán)風(fēng)電場(chǎng)，為大規(guī)模新能源精益化運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。