以創(chuàng)新探路 電站“巨無霸”的光伏經(jīng)

:“世界光伏看中國，中國光伏看青海，青海光伏看黃河”。2018年6月24日，黃河水電水光風(fēng)多能互補(bǔ)100萬千瓦集成優(yōu)化示范工程成功并網(wǎng)，26日黃河水電實(shí)證基地2萬千瓦儲(chǔ)能項(xiàng)目順利并網(wǎng)發(fā)電。至此，黃河水電光伏裝機(jī)容量已達(dá)388萬千瓦，成為名副其實(shí)的巨無霸。

自1999年成立以來，黃河水電扎根青海，始終致力于清潔能源的發(fā)展。在青洽會(huì)期間，適逢青海開展“綠電9日”——清潔能源在身邊主題活動(dòng)，6月20日0時(shí)至28日24時(shí)，青海全省將連續(xù)9天216小時(shí)使用清潔能源供電，實(shí)現(xiàn)用電零排放。這其中，由黃河上游水電提供的清潔能源供電量預(yù)計(jì)達(dá)到14.5億千瓦時(shí)，占全省供電量的75%左右。

光伏先進(jìn)技術(shù)的聚集地

青海，是我國能源大省之一。截至2017年底，青海可再生能源裝機(jī)比重和發(fā)電量居全國前列，太陽能發(fā)電量居全國第一，集中式光伏電站的裝機(jī)容量居全國第二。這里不僅是三江的發(fā)源地，更是我國光伏先進(jìn)技術(shù)的集中營。

在青海共和縣，坐落著全球最大的具備實(shí)驗(yàn)功能的百兆瓦太陽能發(fā)電實(shí)證基地。該基地由黃河水電承擔(dān)，總?cè)萘繛?43兆瓦，由6個(gè)試驗(yàn)區(qū)，設(shè)兩座35千伏匯集站，將試驗(yàn)區(qū)發(fā)出的電能進(jìn)行匯集后經(jīng)35千伏架空線接入已建設(shè)的330千伏升壓站。

作為目前國際上光伏組件種類及系統(tǒng)運(yùn)行方式最全、容量最大的實(shí)證性研究基地，這里26種類型規(guī)格的組件對(duì)比區(qū)、21種類型規(guī)格的逆變器對(duì)比區(qū)、17種型式的支架對(duì)比區(qū)，30種設(shè)計(jì)理念的設(shè)計(jì)對(duì)比區(qū)，15種新設(shè)備和30種新材料的綜合對(duì)比區(qū)，4種電池的儲(chǔ)能對(duì)比區(qū)。

在這里可將諸多的光伏設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，為光伏發(fā)電設(shè)備提供專業(yè)的野外測(cè)試、檢驗(yàn)及實(shí)證對(duì)比平臺(tái)，在資源和氣象環(huán)境完全相同的條件下進(jìn)行長(zhǎng)期試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)各種不同類產(chǎn)品、設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)比研究，為太陽能光伏發(fā)電行業(yè)從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、投資等方面提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持，業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)這里的實(shí)證工作影響了全球80%的top客戶決擇，成為光伏發(fā)電的“百科全書”。

以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)綠色發(fā)展是黃河水電秉承的發(fā)展理念，在省政府各相關(guān)部門的大力支持下，黃河水電與西寧市共同成立了“光伏工程技術(shù)創(chuàng)新中心”,下設(shè)學(xué)術(shù)委員會(huì)及17個(gè)獨(dú)立或聯(lián)合的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新工作室和創(chuàng)新中心,包括西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青海分實(shí)驗(yàn)室、太陽能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)證實(shí)驗(yàn)室、黃河水電-杜邦聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、黃河水電－華為智能光伏聯(lián)合創(chuàng)新中心等。

“光伏工程技術(shù)創(chuàng)新中心”設(shè)置有多晶硅研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、新型高效電池研發(fā)平臺(tái)等，從硅材料一直到發(fā)電儲(chǔ)能全套的研究平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)室，并建有中控室、大數(shù)據(jù)分析中心等對(duì)光伏電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控分析，同時(shí)設(shè)立了院士工作站、博士后工作站等站點(diǎn)加強(qiáng)研究中心的研發(fā)能力。

黃河水電董事長(zhǎng)謝小平解釋，依托全產(chǎn)業(yè)鏈的支撐和協(xié)同，黃河公司對(duì)于光伏電站的設(shè)計(jì)、設(shè)備、材料、工藝、運(yùn)維以及工程管理等方面都有一些獨(dú)特的認(rèn)識(shí)和新穎的思路。“我們思考的是，要建設(shè)高效率的電站需要什么樣的設(shè)備。我們和華為、杜邦的合作都是從產(chǎn)品端出發(fā)，把兩個(gè)不同的產(chǎn)品放在一起聯(lián)合創(chuàng)新，使設(shè)備更適合大規(guī)模并網(wǎng)，也更適合分布式、戶用光伏。我們非常自信的說黃河水電每年建設(shè)的光伏電站都代表行業(yè)最先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。”

黃河水電董事長(zhǎng)謝小平

按照計(jì)劃，光伏工程技術(shù)創(chuàng)新中心將聚焦青藏高原利用清潔能源供暖技術(shù)研究及推廣應(yīng)用、新型高效光伏電池及組件的研發(fā)、千萬千瓦級(jí)水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)調(diào)節(jié)控制、光伏儲(chǔ)能一體化智能管理系統(tǒng)、高精度光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)等的研究。

創(chuàng)新帶來“水光奇跡”

光伏發(fā)電間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定，在水資源豐富的地區(qū)利用水光互補(bǔ)方式，不失為一種因地制宜的調(diào)節(jié)模式。所謂水光互補(bǔ)即在太陽光照強(qiáng)時(shí)用光伏發(fā)電，水電停用或者少發(fā)；當(dāng)天氣變化或夜晚通過電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)水力發(fā)電，以減少天氣變化對(duì)光伏發(fā)電的影響，提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量，從而獲得穩(wěn)定可靠的電源。

然而水光互補(bǔ)的結(jié)合存在一定難度，天津大學(xué)前沿技術(shù)研究院院長(zhǎng)練繼建指出，“水光互補(bǔ)的特性不僅與光伏出力有關(guān)，也和電站的裝機(jī)容量特別是調(diào)節(jié)性能有關(guān)。水光互補(bǔ)主要是通過水位的降水位、深水位的調(diào)控補(bǔ)充光伏發(fā)電的容量，形成電網(wǎng)要求的三段線、五段線要求的輸出，如果來流太少，就互補(bǔ)不了光伏的容量，來流太多又會(huì)造成棄水。”

依托青海省豐富的太陽能資源和得天獨(dú)厚的水電資源，黃河公司開創(chuàng)性地建設(shè)了850兆瓦龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，2013年，龍羊峽水光互補(bǔ)一期320兆瓦光伏電站并網(wǎng)，2015年裝機(jī)850兆瓦水光互補(bǔ)光伏電站全部建成并網(wǎng)發(fā)電。

據(jù)了解，龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站作為龍羊峽水電站的“編外機(jī)組”，通過水輪機(jī)組的快速調(diào)節(jié)，將原本光伏間歇、波動(dòng)、隨機(jī)的功率不穩(wěn)定的鋸齒型光伏電源，調(diào)整為均衡、優(yōu)質(zhì)、安全，更加友好的平滑穩(wěn)定電源，以兩個(gè)電源組合的電量，利用龍羊峽水電站的送出通道送入電網(wǎng)。該項(xiàng)技術(shù)是以水電調(diào)節(jié)光伏發(fā)電穩(wěn)定性的方式讓光伏電力在進(jìn)入電網(wǎng)前就達(dá)到穩(wěn)定供電的上網(wǎng)條件，破解了光伏電站并網(wǎng)難的技術(shù)瓶頸。

前不久，由黃河水電申報(bào)的《光伏電站與水電站聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)及運(yùn)行方法》發(fā)明專利，獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的正式批準(zhǔn)，這標(biāo)志著我國水光互補(bǔ)技術(shù)取得突破性進(jìn)展，填補(bǔ)了國際大規(guī)模水光互補(bǔ)關(guān)鍵技術(shù)的空白，將為利用清潔能源采取多能源互補(bǔ)的模式提供技術(shù)支撐。

在謝小平看來，水光互補(bǔ)模式減少了電網(wǎng)對(duì)常規(guī)能源備用的體量，這個(gè)作用是普通電站無法替代的。“業(yè)界有許多誤解，認(rèn)為公共電源是為電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)的，而我們現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)證明，水光互補(bǔ)不僅沒有削弱水電對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，反而得到進(jìn)一步加強(qiáng)。龍羊峽水電站送出線路年利用小時(shí)可由原來運(yùn)行的4621小時(shí)提高到5019小時(shí)，大幅提高了水電站的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了國有資產(chǎn)的保值增值。”