破解并網消納困局，寧夏新能源獲新生

國網寧夏電力有限公司工作人員正在進行檢修

受訪者供圖

近些年，寧夏始終身陷一個困局。

自2012年成為全國首個新能源綜合示范區(qū)以來，風電、光伏等新能源在寧夏迅速發(fā)展，但并網消納矛盾日漸突出。最嚴重時，寧夏被國家能源局列為風電開發(fā)建設紅色預警區(qū)域，不得核準建設新的風電項目。

這張“紅牌”一出，科研人員加緊攻關步伐，以丁茂生為負責人的國網寧夏電力有限公司團隊，率先破局，完成了高效消納綜合技術創(chuàng)新與實踐項目(以下簡稱創(chuàng)新與實踐項目)。項目成果整體應用于寧夏電網后，新能源利用率由不到90%躍升至97%以上。

2025年，新能源作為寧夏九大重點產業(yè)之一，裝機預計將突破4000萬千瓦，成為寧夏第一大電源，而產業(yè)背后，科技支撐顯得尤為重要。

解除消納之痛

“十二五”以來，寧夏光伏發(fā)電裝機快速增長。但有個現(xiàn)實不容忽視，那就是系統(tǒng)性的新能源消納技術尚不完善。

2012年底，寧夏的風電、光伏裝機總量不足300萬千瓦，而兩年后，新能源裝機就超過691萬千瓦，首次出現(xiàn)“棄風棄光”問題。到了2015年，全區(qū)新能源裝機規(guī)模更是達到1128萬千瓦，首次超過平均用電負荷，新能源利用率降至88.16%。

消納之難，在技術突破。國網寧夏電力有限公司多角度、多層次進行探索。以寧夏電力調度中心、寧夏電科院為主力的自治區(qū)科技創(chuàng)新團隊，聯(lián)合中國電力科學院、清華大學、南瑞集團等知名院校和科研院所啃起“硬骨頭”。

“整整8年時間，我們通過產學研用聯(lián)合攻關，最終形成了新能源高效消納綜合技術體系。”創(chuàng)新與實踐項目團隊骨干蒙金有感慨道。

在優(yōu)化調度層面，他們提出了高精度功率預測技術，將新能源功率預測精度由86%提升至92%以上;在智能運維層面，以集控式新能源場站智能運維技術，將新能源發(fā)電設備可用率提高了5%;在安全控制層面，提出了新能源場站主動頻率/電壓控制技術，響應時間由分鐘級降至秒級;在源網荷互動層面，提出了基于深度學習的多場景新能源消納能力快速評估方法和多直流聯(lián)絡線聯(lián)合互動優(yōu)化方法，將廣義彈性負荷占比由10%提升至56.2%。

科技創(chuàng)新摘掉“紅牌”

“我們還參與了國際標準的制定，在新能源預測領域形成了我國首個IEC國際報告，讓寧夏在新能源調度運行技術方面走在了業(yè)界前列。”創(chuàng)新與實踐項目第二完成人王勃說。

科技創(chuàng)新讓寧夏新能源獲得新生。創(chuàng)新與實踐項目直接經濟效益達63億元，間接經濟效益超275億元，減排二氧化碳756萬噸。目前，相關成果已推廣到國內1663座新能源場站和20余個網省級調度，并應用于葡萄牙。

2018年，寧夏在國內率先實現(xiàn)新能源利用率95%以上的目標。同年3月5日，國家能源局解除了寧夏新能源開發(fā)建設紅色預警。

2019年3月11日，寧夏電網風電光伏發(fā)電功率達1100萬千瓦，占比達到49%，為本地用電負荷的102%，成為我國首個新能源發(fā)電功率超過用電負荷的省級電網。

到了2020年底，全區(qū)新能源利用率已達97%，裝機容量超過2500萬千瓦，占比由16%增至42%，裝機比例和裝機密度均居全國前列。與此同時，棄電率由15%降至3%以下，成果整體應用效果顯著。

讓風光優(yōu)勢更“風光”

地處三大自然區(qū)域交匯過渡地帶的寧夏，風光條件得天獨厚。“十四五”期間，當?shù)刂攸c考慮的是如何讓這一優(yōu)勢更加“風光”。

為了優(yōu)化能源結構，促進能源清潔低碳轉型，2021年初，寧夏制定了《自治區(qū)清潔能源產業(yè)高質量發(fā)展實施方案》。方案提出，力爭到2025年，可再生能源裝機占電力裝機比重超過50%，可再生能源占新增電力裝機比重達到80%左右，占新增發(fā)電量比重超過50%;非化石能源占一次能源消費比重達到14%(不含水電);可再生能源電力在區(qū)內消納和外送比重均達到30%以上;光伏制造產業(yè)居行業(yè)領先水平，風電制造產業(yè)能夠支持區(qū)內及周邊資源開發(fā)，培育形成氫能、儲能產業(yè)鏈，高標準建設國家新能源綜合示范區(qū)。

“只有很好地解決了并網運行消納問題，才能支撐產業(yè)未來的高質量發(fā)展。”丁茂生指出。

王勃并不諱言：“隨著裝機比例的進一步增長，我們還會遇到新的問題，新能源高效消納技術仍需持續(xù)創(chuàng)新。”不過，枝繁葉茂的東西部科技合作機制和寧夏科技廳印發(fā)的《清潔能源產業(yè)高質量發(fā)展科技支撐行動方案》，讓他信心滿懷。