國(guó)家示范工程 | 多能互補(bǔ) 讓風(fēng)光熱儲(chǔ)更高效

核心提示：青藏高原上的青海省，具有發(fā)展光伏、風(fēng)電得天獨(dú)厚的條件。2018年3月，國(guó)家能源局批復(fù)，支持青海創(chuàng)建國(guó)家清潔能源示范省。作為青海海西千萬(wàn)千瓦清潔能源基地的首批工程——魯能海西多能互補(bǔ)集成優(yōu)化國(guó)家示范工程建設(shè)正在有序推進(jìn)。該項(xiàng)目與傳統(tǒng)的新能源項(xiàng)目有何不同之處?有哪些創(chuàng)新亮點(diǎn)?對(duì)新能源發(fā)展、電網(wǎng)安全運(yùn)行等將帶來(lái)怎樣的影響?

魯能海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化國(guó)家示范工程光伏項(xiàng)目。

魯能青海新能源分公司員工檢查風(fēng)機(jī)設(shè)備。

創(chuàng)新建設(shè)“新能源+”多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目

9月10日，中國(guó)鹽湖之城——青海格爾木市碧空如洗，湛藍(lán)的天空下，黃沙、藍(lán)天和光伏板成了天際間一道特別的風(fēng)景。在湛藍(lán)的光伏板之間，魯能海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化國(guó)家示范工程的建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)呈現(xiàn)出一片繁忙景象。

2016年7月7日，《國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》正式印發(fā)，全國(guó)范圍內(nèi)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目申報(bào)正式啟動(dòng)。魯能集團(tuán)黨委深入貫徹黨中央精神，堅(jiān)持“綠色發(fā)展、生態(tài)優(yōu)先”理念，在國(guó)家電網(wǎng)有限公司的科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)下，積極參與申報(bào)青海省魯能海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目一期示范基地項(xiàng)目。12月26日，項(xiàng)目通過(guò)國(guó)家能源局審核并完成公示，2017年2月6日正式獲批，7月獲得核準(zhǔn)并開(kāi)工建設(shè)。

“那時(shí)魯能集團(tuán)剛開(kāi)始在青海省布局清潔能源項(xiàng)目，多能互補(bǔ)項(xiàng)目又是一個(gè)全新的課題，面臨更多的挑戰(zhàn)!”魯能集團(tuán)青海新能源公司負(fù)責(zé)人李靜立介紹說(shuō)，項(xiàng)目經(jīng)過(guò)數(shù)次編制、討論、修改和三輪評(píng)審，最終公示獲批。

魯能海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程(以下簡(jiǎn)稱“海西多能互補(bǔ)示范工程”)總裝機(jī)容量70萬(wàn)千瓦，包括20萬(wàn)千瓦光伏項(xiàng)目、40萬(wàn)千瓦風(fēng)電項(xiàng)目、5萬(wàn)千瓦光熱發(fā)電項(xiàng)目及5萬(wàn)千瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)，規(guī)劃建設(shè)成為國(guó)際領(lǐng)先的“風(fēng)、光、熱、蓄、調(diào)、荷”于一體的多能互補(bǔ)、智能調(diào)度的純清潔能源綜合利用創(chuàng)新基地。該項(xiàng)目是國(guó)家首批多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程中第一個(gè)正式開(kāi)工建設(shè)的多能互補(bǔ)科技創(chuàng)新項(xiàng)目，建成后年發(fā)電量約12.625億千瓦時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約40.15萬(wàn)噸，將有效減少燃煤消耗，降低大氣污染。

青海擁有廣袤的荒漠化土地和豐富的太陽(yáng)能資源，發(fā)展光伏、風(fēng)電優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚。然而，風(fēng)能、太陽(yáng)能受天氣影響大，隨機(jī)性強(qiáng)，難以提供連續(xù)穩(wěn)定的電能輸出，這成為制約新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的瓶頸。海西多能互補(bǔ)示范工程的建設(shè)將為解決此問(wèn)題提供一個(gè)可行的方案。

相比傳統(tǒng)的新能源項(xiàng)目，海西多能互補(bǔ)示范工程采用“新能源+”模式，以光伏、光熱、風(fēng)電為主要開(kāi)發(fā)電源，以光熱儲(chǔ)能系統(tǒng)、蓄電池儲(chǔ)能電站為調(diào)節(jié)電源，多種電力組合，有效改善風(fēng)電和光伏不穩(wěn)定、不可調(diào)的缺陷，徹底解決用電高峰期和低谷期電力輸出不平衡的問(wèn)題。該工程按照統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、整體集成的路線，對(duì)風(fēng)電、光伏、光熱的新能源組合開(kāi)展實(shí)時(shí)柔性控制，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控，提升系統(tǒng)運(yùn)行靈活性、降低出力波動(dòng)性，提升整體效率。

海西多能互補(bǔ)示范工程是貫徹國(guó)家能源戰(zhàn)略，發(fā)展壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)、保障能源安全、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的具體行動(dòng)，也是魯能集團(tuán)落實(shí)公司決策部署、勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的具體體現(xiàn)。

填補(bǔ)多能互補(bǔ)智能調(diào)度技術(shù)空白

“海西多能互補(bǔ)示范工程并不是幾種能源形式的簡(jiǎn)單疊加，而是通過(guò)新技術(shù)和新模式的發(fā)展，使多種能源深度融合，達(dá)到1+1>2的效果。”魯能集團(tuán)青海新能源公司項(xiàng)目工程師魏鵬介紹，光熱發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)是該工程建設(shè)的亮點(diǎn)之一，也是最難的部分。白天積蓄發(fā)電、熱量，在光伏、風(fēng)力發(fā)電低谷期，以熱能發(fā)電作為重要補(bǔ)充，成為調(diào)節(jié)電力輸出的關(guān)鍵一環(huán)。

今年3月，在海拔2800米以上的柴達(dá)木盆地，海西多能互補(bǔ)示范工程建設(shè)進(jìn)入關(guān)鍵階段——建設(shè)5萬(wàn)千瓦光熱項(xiàng)目。項(xiàng)目占地約6400畝，采用塔式熔鹽太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，新建1套聚光集熱系統(tǒng)(由1座188米高吸熱塔和4400塊138平方米的定日鏡組成)、1套儲(chǔ)熱和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)(12小時(shí)儲(chǔ)熱)、1套高溫高壓再熱純凝汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及其他輔助設(shè)施，計(jì)劃2019年6月底并網(wǎng)發(fā)電。

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡群，將陽(yáng)光聚集到固定在塔頂部的接收器上，加熱吸熱器中的傳熱介質(zhì)(二元熔鹽)到565攝氏度左右后存入高溫蓄熱罐，然后用泵送入蒸汽發(fā)生器加熱水產(chǎn)生蒸汽，利用蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電，傳熱介質(zhì)循環(huán)使用。光熱項(xiàng)目以太陽(yáng)能熱作為主要資源，聘請(qǐng)德國(guó)知名光熱公司為業(yè)主工程師，集合西門子、阿本戈等全球頂尖的光熱設(shè)備供應(yīng)商和建設(shè)服務(wù)商，建成后將對(duì)我國(guó)光熱技術(shù)推廣應(yīng)用起到積極作用。

海西多能互補(bǔ)示范工程5萬(wàn)千瓦儲(chǔ)能項(xiàng)目采用高能量轉(zhuǎn)換效率電池儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)技術(shù)、大型儲(chǔ)能電站的系統(tǒng)集成技術(shù)、動(dòng)力電池高效低成本梯次利用技術(shù)、大型儲(chǔ)能電站的功率協(xié)調(diào)控制與能量管理技術(shù)，充分利用光熱、電儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)作用，可有效降低系統(tǒng)建設(shè)成本和棄風(fēng)、棄光率，提高供電可靠性。通過(guò)構(gòu)建可接入不同電壓等級(jí)的移動(dòng)式即插即用儲(chǔ)能電站技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的靈活應(yīng)用，為大規(guī)模電池儲(chǔ)能電站統(tǒng)一調(diào)度與能量管理技術(shù)提供有力支撐。儲(chǔ)能項(xiàng)目將于2018年年底投產(chǎn)并網(wǎng)。

儲(chǔ)能項(xiàng)目可為電網(wǎng)運(yùn)行提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用、黑啟動(dòng)、需求響應(yīng)支撐等多種服務(wù)，提升電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性，通過(guò)光熱儲(chǔ)能、電池儲(chǔ)能使風(fēng)能、光能等新能源的發(fā)電特性達(dá)到常規(guī)能源供應(yīng)的電能品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)削峰填谷功能，友好接入電網(wǎng)。

“示范工程通過(guò)多種能源的深度融合、優(yōu)化，能有效解決用電高峰期和低谷期電力輸出不平衡問(wèn)題，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，提升電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力。”魏鵬介紹，海西多能互補(bǔ)示范工程將有效解決當(dāng)前新能源大規(guī)模并網(wǎng)遇到的技術(shù)難題，促進(jìn)新能源規(guī)模化開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)一步推動(dòng)青海實(shí)現(xiàn)清潔能源完全供給，在新能源發(fā)展史上具有里程碑意義。

項(xiàng)目自批復(fù)之日起，便得到了公司的高度關(guān)注。公司成立了海西多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)推進(jìn)工作組，組織中國(guó)電科院、南瑞集團(tuán)、清華大學(xué)等科研單位聯(lián)合開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，基于生產(chǎn)模擬仿真，構(gòu)建“風(fēng)電—光伏—光熱—儲(chǔ)電—儲(chǔ)熱—調(diào)度—負(fù)荷”優(yōu)化互補(bǔ)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，降低出力波動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)棄風(fēng)率小于5%、對(duì)外輸電通道容量小于發(fā)電容量40%的目標(biāo)。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，科研單位目前已開(kāi)展《多能互補(bǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置技術(shù)》《新能源發(fā)電頻率、電壓主動(dòng)支撐技術(shù)》《規(guī)模化儲(chǔ)能集成、協(xié)調(diào)控制與高效運(yùn)行技術(shù)》《多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)》《多能互補(bǔ)新能源發(fā)電系統(tǒng)商業(yè)模式及政策建議》等五個(gè)課題研究，取得較好成果，有效填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)風(fēng)光熱儲(chǔ)調(diào)荷智能調(diào)度的技術(shù)空白。

打造清潔能源精品工程

柴達(dá)木盆地不僅是我國(guó)地勢(shì)最高的內(nèi)陸盆地，也是全國(guó)太陽(yáng)能資源綜合開(kāi)發(fā)利用條件最優(yōu)之地。大自然在賦予豐富資源的同時(shí)，也帶來(lái)了高海拔、缺氧、干燥、寒冷等惡劣的自然環(huán)境。

2017年7月，海西多能互補(bǔ)示范工程60萬(wàn)千瓦光伏、風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，工程建設(shè)者們直接把家安在了戈壁灘上。2017年10月1日清晨，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的馬達(dá)聲響起，一排工棚里的燈開(kāi)始點(diǎn)亮，新一天的工作開(kāi)始。匆匆吃過(guò)早飯，魯能集團(tuán)青海新能源公司員工劉茁漢、董鵬飛就趕往20萬(wàn)千瓦光伏發(fā)電項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，檢查驗(yàn)收光伏支架、組件安裝工作。光伏板設(shè)計(jì)傾斜角度33度，角度控制在±1度，角度過(guò)多過(guò)少都會(huì)對(duì)發(fā)電量產(chǎn)生不利影響。工程管理人員穿梭在剛安裝好的設(shè)備方陣中，檢查光伏組件有無(wú)損壞、支架有無(wú)銹蝕、光伏板角度是否符合要求等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就登記在冊(cè)，找施工人員說(shuō)明整改原因、方法，督促消除缺陷，確保設(shè)備合格投產(chǎn)。

如果說(shuō)建設(shè)光伏項(xiàng)目是在“三伏天”里戰(zhàn)斗，那么建設(shè)風(fēng)電項(xiàng)目則是在與嚴(yán)寒搏斗。2017年12年，戈壁灘上最冷的時(shí)節(jié)來(lái)臨，海西多能互補(bǔ)風(fēng)電項(xiàng)目也進(jìn)入了最繁忙的風(fēng)機(jī)吊裝環(huán)節(jié)。工程施工人員在這里吊裝200臺(tái)風(fēng)機(jī)，“風(fēng)機(jī)高90米，葉輪直徑長(zhǎng)115米，風(fēng)稍大就會(huì)影響吊裝作業(yè)。”魏鵬說(shuō)，“每年12月至次年1月份，風(fēng)速較低，是吊裝風(fēng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)、也是吊裝進(jìn)度最快的季節(jié)。”工程建設(shè)者冒著零下30余攝氏度的低溫，堅(jiān)持作業(yè)，希望在這個(gè)時(shí)間段抓緊建設(shè)好項(xiàng)目。

在青海省委省政府、國(guó)家電網(wǎng)有限公司的關(guān)心支持下，各參建單位精心組織施工，經(jīng)過(guò)158天夜以繼日的奮戰(zhàn)，于2017年12月29日，實(shí)現(xiàn)工程60萬(wàn)千瓦光伏、風(fēng)電項(xiàng)目首批機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，刷新了國(guó)內(nèi)新能源項(xiàng)目建設(shè)的紀(jì)錄。

光熱項(xiàng)目是示范工程中最為關(guān)鍵的一環(huán)，魯能集團(tuán)全力抓好項(xiàng)目建設(shè)。“咱們的光熱基礎(chǔ)是一個(gè)直徑為36.4米的圓，140米的吸熱塔基礎(chǔ)、筒壁、樓梯間需7804立方米的混凝土，我們采用3臺(tái)澆筑設(shè)備、加裝冷卻管，按規(guī)范要求施工。”魯能集團(tuán)青海新能源公司員工阿叢林說(shuō)道，光熱項(xiàng)目基礎(chǔ)屬于大體積澆筑，在深基坑開(kāi)挖時(shí)，青海新能源公司邀請(qǐng)專家現(xiàn)場(chǎng)論證施工方案，確?？茖W(xué)施工。目前，光熱項(xiàng)目吸熱塔基礎(chǔ)澆筑13.2米，完成了1.12萬(wàn)立方米空冷平臺(tái)支架、熔鹽罐等基礎(chǔ)的澆筑工作，定日鏡等設(shè)備安裝工作正在有序展開(kāi)。

海西多能互補(bǔ)示范工程建成后，將為電網(wǎng)運(yùn)行提供調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓等服務(wù)，提升電力系統(tǒng)靈活性，降低出力波動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)新能源友好接入電網(wǎng)，對(duì)新能源項(xiàng)目發(fā)展起到良好的示范作用。魯能集團(tuán)將充分發(fā)揚(yáng)“努力超越、追求卓越”的企業(yè)精神，將該項(xiàng)目打造成青海新能源產(chǎn)業(yè)的標(biāo)桿項(xiàng)目，為打造多種能源深度融合、集成互補(bǔ)的全新能源體系貢獻(xiàn)力量。

(魯能青海新能源分公司供圖)