存下“草原風(fēng)光” 邁向“電網(wǎng)友好”丨探訪三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站
本網(wǎng)訊（王璐 馬冠樸 徐強） 走進(jìn)寬敞明亮的調(diào)度大廳，寬幅監(jiān)測屏映入眼簾。屏上，信息急速流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)實時閃爍。數(shù)據(jù)背后，電流在數(shù)公里之外的風(fēng)光儲設(shè)備間涌動，精準(zhǔn)配合著電網(wǎng)每隔3秒的調(diào)度指令。
視頻制作：徐強 馬冠樸 王璐
推開調(diào)度大廳側(cè)窗向外望去，綠草鋪展，風(fēng)光無限。
內(nèi)蒙古烏蘭察布，國內(nèi)首個電網(wǎng)友好的風(fēng)光儲一體化電站在草原落成。在這里，儲能系統(tǒng)與智慧集控運維系統(tǒng)運行穩(wěn)定，多個科研項目正逐一落地，200萬千瓦新能源電站將全部并網(wǎng)。
如何打造一座新能源電站，克服“風(fēng)光”資源間歇性、波動性缺陷，讓“源網(wǎng)”友好互動？記者來到三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站（以下簡稱“綠色電站”）現(xiàn)場，一探究竟。
核查筆記、敲擊鍵盤、指令回復(fù),一氣呵成。“85”后邢軼琛，已是一名從業(yè)多年的風(fēng)電人。
2021年，邢軼琛從內(nèi)蒙古化德風(fēng)電場來到200公里以西的綠色電站，發(fā)現(xiàn)早已熟悉的監(jiān)測屏幕上，多了一組“電池”圖標(biāo)。“這個圖標(biāo)所代表的正是儲能設(shè)備，也是實現(xiàn)電網(wǎng)友好的‘利器’。”邢軼琛介紹。
風(fēng)能與太陽能發(fā)電，一度被形象比作“看天吃飯”。天氣陰晴不定、風(fēng)力時強時弱，而電力即發(fā)即用，對于需要穩(wěn)定的電網(wǎng)來說，風(fēng)光電能并不“友好”。儲能技術(shù)應(yīng)運而生，在用電低谷時將電力儲存起來，等到用電高峰再釋放，因此也被稱為保障電力供應(yīng)穩(wěn)定的“充電寶”。目前，如何發(fā)揮儲能設(shè)備自主調(diào)節(jié)能力，加強電站與電網(wǎng)友好互動，尚處于探索期。
2021年末，三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項目首批機組成功并入內(nèi)蒙古電網(wǎng)，成為國內(nèi)首個儲能配置規(guī)模達(dá)到千兆瓦時的新能源場站。電站總建設(shè)規(guī)模200萬千瓦，分為170萬千瓦風(fēng)電項目和30萬千瓦光伏項目，全部投產(chǎn)后，年平均發(fā)電量近60億千瓦時，可滿足近30萬戶家庭月用電量（按每戶居民月用電量200千瓦時計）。項目配套建設(shè)55萬千瓦×2小時儲能系統(tǒng)，可儲存110臺5兆瓦風(fēng)機滿發(fā)2小時產(chǎn)生的能量，在陰天或無風(fēng)時有效“查漏補缺”，為電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻等提供輔助服務(wù)。
穿過廣袤草原上的成排風(fēng)機與光伏板，記者一行來到儲能系統(tǒng)“陣列”之中。縱橫交錯的電纜與塔架之下，86個儲能電池倉成排規(guī)整分布。其外觀像集裝箱，內(nèi)里則如“蜂巢”般精密——每艙設(shè)11個電池簇，每簇含26個電池組/包，內(nèi)含28個磷酸鐵鋰電池芯。
進(jìn)入約2米高的儲能倉，空調(diào)聲“嗡嗡”不停，保持室內(nèi)恒溫。在所有的環(huán)境因素中，溫度對鋰離子電池的充放電性能影響最大。為此，工程師一改傳統(tǒng)表面測溫技術(shù)，將溫度傳感器布設(shè)在電芯上，實時監(jiān)測電池狀態(tài)，配合簇級全氟己酮+水噴淋等新技術(shù)，全面杜絕安全隱患。
“這些功能，大多是依托電站開展的‘首次應(yīng)用’。其中每一個參數(shù)、每一個環(huán)節(jié)、每一個指標(biāo)，我們都從零開始學(xué)習(xí)。”三峽能源內(nèi)蒙古分公司現(xiàn)場管理工程師郭茂介紹。
遠(yuǎn)在北京，三峽集團科學(xué)技術(shù)研究院（以下簡稱“三峽科研院”）聯(lián)合清華大學(xué)等團隊，正在加緊研發(fā)儲能二期STACOM儲能系統(tǒng)與三期數(shù)字儲能系統(tǒng)，有望提高大容量風(fēng)電場并網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性。“如果將儲能電池看做一個個‘軍團’，數(shù)字儲能系統(tǒng)不再以整體調(diào)配，而是實現(xiàn)每一簇‘單兵’調(diào)配。電池整體效能將不受個別短板影響。”三峽科研院水電工程研究中心研究員林恩德介紹。
記者來到調(diào)度大廳時，龐利民正“釘”在集控中心的調(diào)度工位上，核查數(shù)據(jù)、調(diào)整監(jiān)控，完成一項項調(diào)度與監(jiān)測實驗。
2021年11月，龐利民從北京四方繼保自動化股份有限公司來到四子王旗綠色電站。比起風(fēng)機與光伏組件的“硬件”建設(shè)，一個相對“看不見、摸不著”，但重要性絲毫不減的任務(wù)等著他——電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能化改造和智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)搭建。
表面上看，電站只是多了一個儲能單元，但這也意味著工況有了“質(zhì)”的改變。比如，當(dāng)有“余電”時，儲能系統(tǒng)將優(yōu)先儲存風(fēng)能還是太陽能？當(dāng)用電量陡增，是選擇加大風(fēng)機與光伏出力，還是釋放儲能系統(tǒng)中的電能？幾乎每分每秒，電站內(nèi)部都在做著類似的“選擇題”。
既要對外滿足電網(wǎng)友好、又要對內(nèi)滿足能源協(xié)同，這考驗著調(diào)度智慧。
為此，三峽科研院聯(lián)合華北電力大學(xué)、北京四方繼保自動化股份有限公司共同研發(fā)出“智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)”。它如同一個反應(yīng)迅速、判斷精準(zhǔn)的“指揮官”，通過人工智能等技術(shù)，將氣象與負(fù)荷數(shù)據(jù)“集入腦中”，精準(zhǔn)調(diào)配風(fēng)、光、儲單元，實現(xiàn)傳統(tǒng)風(fēng)光電站無法完成的“電網(wǎng)友好”功能——頂峰供電、系統(tǒng)調(diào)峰、最大化消納、功率平滑、一次調(diào)頻。
以頂峰供電為例，在集中用電的高峰時段，如果天氣不佳，以往只能通過火電站“應(yīng)發(fā)盡發(fā)、多發(fā)滿發(fā)”增加供給。而綠色電站則可以通過儲能系統(tǒng)實現(xiàn)向電網(wǎng)供電，為電力供需平衡增添了快穩(wěn)準(zhǔn)的“可選項”。
如何啟動“可選項”？靠智慧聯(lián)合集控體統(tǒng)中的中心風(fēng)光儲協(xié)調(diào)控制器和場站風(fēng)光儲協(xié)調(diào)控制器實現(xiàn)。
“中心風(fēng)光儲協(xié)調(diào)控制器相當(dāng)于電站的‘大腦’，實現(xiàn)指令從調(diào)度主站至場站協(xié)調(diào)控制器的轉(zhuǎn)發(fā)；場站風(fēng)光儲協(xié)調(diào)控制器在接收指令后，通過優(yōu)化計算，分配至站內(nèi)風(fēng)光儲單元，指揮風(fēng)機運轉(zhuǎn)啟停、儲能或釋放能量這些具體‘行動’。”綠色電站運維值長梁賀介紹。
目前，智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)已經(jīng)落地風(fēng)光儲場站協(xié)調(diào)控制器、風(fēng)光儲場站群協(xié)調(diào)控制器、新能源匯集系統(tǒng)站域保護(hù)裝置等多套自主知識產(chǎn)權(quán)裝置，并成功申請了進(jìn)入國家能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備目錄。
站在整個發(fā)電廠的視野來看，這些首臺（套）裝備整合預(yù)測預(yù)報、調(diào)度運行及智能控制等技術(shù)，組成了一個靈活、高效的“發(fā)電機體”，可有效降低電網(wǎng)調(diào)峰和容量支撐壓力。
“電站不但滿足了當(dāng)?shù)仉娏π枨螅€打破了傳統(tǒng)風(fēng)光電站的‘瓶頸’，通過系統(tǒng)調(diào)峰、最大化消納、功率平滑等功能實現(xiàn)，為電網(wǎng)友好打響了‘第一槍’。”三峽能源建設(shè)管理分公司北部建設(shè)管理部副主任張小龍說。
廣袤草原上，長風(fēng)漸勁。無限“風(fēng)光”化為平穩(wěn)澎湃的綠色電能，源源不斷向外輸出。風(fēng)機與光伏板之下，牛羊漫步，一幅綠色科技與自然風(fēng)光友好融合的畫卷正徐徐展開。
編輯：喻清卿 楊思恒