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魯能海西多能互補集成優化國家示范工程:新能源友好并網消納的示范實踐

作者:中國儲能網新聞中心 來源:國家電網報 發布時間:2019-11-06 瀏覽:
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“偉大歷程 輝煌成就——慶祝中華人民共和國成立70周年大型成就展”9月24日對公眾開放以來,每天都有很多觀眾來到北京展覽館參觀。觀眾沿著時光隧道,全方位回顧共和國走過的光輝歷程。其中,清潔低碳的綠色能源項目——魯能海西多能互補集成優化國家示范工程的展示沙盤,吸引了眾多觀眾駐足觀看。

作為世界上首個集風光熱儲調荷于一體的多能互補科技創新項目,海西多能互補示范工程填補了國內風光熱儲調荷的技術空白,有效解決了當前新能源大規模并網的技術難題,促進新能源規模化開發和利用,對我國清潔能源發展具有重要意義。

多能互補,破解新能源發展難題

從青海省格爾木市區驅車向東約25千米,一座白色高塔映入眼簾——這里便是海西多能互補示范工程所在地。在占地200多平方千米的戈壁灘,分布著70萬片湛藍的光伏板、200臺90米高的風機和50個標準電池集裝箱;188米高的吸熱塔周圍分布著4400塊定日鏡,在陽光的照射下熠熠生輝。

作為魯能集團有限公司打造的智慧能源平臺一號工程,今年9月建成的海西多能互補示范工程包括20萬千瓦光伏、40萬千瓦風電、5萬千瓦光熱及5萬千瓦儲能項目。

項目總工程師魏鵬介紹,示范工程選址青海,與這里獨特的自然地理和氣候條件密不可分。青海地區海拔高,太陽能資源豐富,年平均太陽總輻射量在7000兆焦/平方米,年均風速3米/秒以上,年風能可用時間3500~5000小時,是我國開發新能源項目條件最優的地區之一。目前,青海省電源裝機2975萬千瓦,其中新能源裝機1391萬千瓦,占比達46.7%,是省內第一大電源。

隨著新能源的快速發展,消納“三難、三不足”(外送難、調控難、消納難,電壓支撐不足、市場機制不足和參與共享不足)成為青海面臨的一大難題。如何解決這一難題?專家認為,開展多能互補協調控制,加強輸電通道和調峰能力建設,通過大電網實現全網統一調度和跨省跨區交易,是一個有效的途徑。

2016年年底,國家電網有限公司組織開展多能互補協調控制技術等5項課題研究。2017年7月,魯能集團布局青海,開始建設多能互補示范工程,應用課題研究成果,為實現新能源大規模開發利用展開探索。

海西多能互補示范工程發電廠廠長曾需要說,傳統新能源項目多以利用風能、太陽能為主,受天氣情況影響大,隨機性強,難以提供連續穩定的電能輸出。示范工程創造性地應用“多能互補集成優化”新模式,風電、光伏、光熱三種能源形式深度融合,并通過儲熱儲電系統加以調節,實現“1+1>2”的效果。

魯能集團相關負責人介紹,海西多能互補示范工程以光伏、風電為主要開發電源,以光熱儲能系統、蓄電池儲能電站為調節電源,多種電力組合,可有效彌補風電和光伏不穩定不可調的缺陷,解決用電高峰期和低谷期電力輸出不平衡的問題。同時,工程設計可靈活組合的風光熱儲7種聯合控制模式,構建“互聯網+”智慧能源系統實現智能調控,支撐新能源發電就地消納和遠距離送出,提高新能源利用率。項目整體運行后,在外送通道能力下降40%時,新能源利用率仍可超過95%。

根據項目可研和已運行項目數據,海西多能互補示范工程年發電量預計約12.625億千瓦時,每年可節約標準煤約40.15萬噸。工程所發電量除部分就近消納外,其余電量采取跨省交易的方式通過電網輸送至山東、上海、浙江等中東部地區,為當地提供清潔電能。

工程中的5萬千瓦儲能系統是目前國內最大的電源側集中式電化學儲能電站。在今年青海“綠電15日”期間,該電站作為唯一一座參與共享儲能市場化交易的電站,累計充電74.2萬千瓦時,放電50.12萬千瓦時,創造直接經濟效益37.59萬元。“共享儲能參與市場化運營,推動了青海乃至全國新能源產業實現質量、效益、動力變革。”國網青海省電力公司調度控制中心主任方保民說。

“示范工程實現了風光熱儲的一體化控制,其建設經驗和技術可為其他新能源項目提供借鑒。”魏鵬說,清潔能源資源豐富但存在消納問題的地區,可以復制示范工程的建設成果,提升新能源利用率。

國家能源局西北能源監管局局長黃少中認為,海西多能互補示范工程配置先進,建設理念超前,具備可復制性、引領性、先進性、經濟性、示范性,將推動新能源產業轉型升級,促進新能源消納。

奮力攻堅,高質量完成工程建設

158天日夜奮戰建成光伏、風電項目,16個月建成光熱項目,2年零2個月整體建成海西多能互補示范工程——工程建設者秉持著“努力超越、追求卓越”的企業精神,在摸索中攻克了一個又一個難題。

格爾木海拔近3000米,日照強烈,少雨大風,干旱缺氧,自然環境惡劣,增加了項目的施工難度。

冬天,格爾木的最低氣溫達零下30攝氏度。2018年冬季的一天,海西多能互補示范工程風電場副場長韓永彬像往常一樣,爬上90米高的風機檢修。他說:“人在風機上的體感溫度會更低,風刮過來就像刀子一樣割在臉上。”摘下手套,幾秒鐘后手就沒了知覺,戴著手套又沒法擰螺絲,但是檢修工作必須按時完成。他想了個辦法:把手放在胳肢窩里,焐一會兒擰兩下,再焐一會兒再擰兩下。韓永彬就這樣堅持著,在風機上一干就是八九個小時:“這不算什么,最重要的是能保證風機正常發電。”

除了惡劣的自然條件,項目建設還面臨著重大的技術考驗。

吸熱器作為光熱項目的核心部件,需要固定在12根重約18噸的立柱組件上。每個立柱組件由鋼結構組成,最大件重約4噸。“吸熱器鋼結構的安裝精度需要控制到0.1毫米,對我們提出了非常高的要求。”海西多能互補示范工程項目建設部的董鵬飛說。

“第一段6個立柱組件,我們花了近一個月的時間去找正。找正工作反復進行了八遍才達到規范要求!”項目管理人員山永兆說,“我們每天反復測量立柱的標高、垂直度、開擋對角尺寸的60個點,再用液壓裝置一點一點地去微調。”最終,吸熱器鋼結構安裝精度控制在0.1毫米內。

更為關鍵的是,建設多能互補示范工程是一個全新實踐,沒有成熟經驗可供借鑒。

“國內外同類的光熱項目多采用20多平方米的小鏡面定日鏡。我們經過反復研究對比,最終采用了138平方米的大鏡面,是國內目前最大規格的鏡面。與小鏡面相比,定日鏡數量減少了近80%,可以極大地減少故障,簡化操作,降低后期運營、維護成本。”董鵬飛說,考慮到設備在戈壁灘上會受到風沙侵襲和干擾,定日系統還增加了防沙功能。

今年7月,中國科學院院士、工程熱物理專家何雅玲在參觀項目后認為,魯能集團圍繞“三型兩網”建設目標,建設多能互補示范工程,解決當前阻礙新能源大規模并網的技術難題,促進新能源規模化開發和利用,推動能源消費擺脫化石能源,在新能源發展史上具有里程碑意義,對我國清潔能源發展有著至關重要的作用。

關鍵字:多能互補示范工程 儲能電站

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