見證奇跡：全球首個(gè)100%清潔能源供電的城市正在建成

富產(chǎn)石油的沙特阿拉伯，要建設(shè)全球首個(gè)100%清潔供電的城市？

是的，你沒聽錯(cuò)，這座城市就是紅海新城。

紅海新城坐落于沙特西部的紅海之濱，是沙特“2030愿景”的重點(diǎn)工程之一，也是一座從零起步建設(shè)的新興城市，規(guī)劃占地2.8萬平方公里，未來將容納一百萬人來此旅游生活。

作為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級的基礎(chǔ)，能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型是沙特“2030愿景”的核心。為此，這座新興的紅海新城，確定將100%由清潔能源供電。通過采用華為智能光儲(chǔ)解決方案，沙特紅海新城建立起了400MW光伏發(fā)電和1.3GWh儲(chǔ)能的全球最大光儲(chǔ)微網(wǎng)電站，成為全球首個(gè)碳中和標(biāo)桿城市。

最近華為數(shù)字能源發(fā)布的2024年度最新視頻《明日之城》，就講述了華為全球最大光儲(chǔ)微網(wǎng)開始為紅海新城供電的里程碑事件。這是人類零碳城市建設(shè)的一個(gè)里程碑，表明在缺電、無電網(wǎng)的區(qū)域，通過建設(shè)100%光儲(chǔ)微網(wǎng)來供電這一嘗試成為了現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也見證了華為光儲(chǔ)微網(wǎng)技術(shù)的可靠與領(lǐng)先。

踐行可持續(xù)發(fā)展愿景的紅海新城

提出“2030愿景”，是沙特希望減少對石油收入的依賴、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)多元化的應(yīng)對策略，以此為長期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。沙特希望借此實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面轉(zhuǎn)型，建立一個(gè)多元化、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化國家。

這一愿景包括一系列重要的工程和項(xiàng)目，比如未來智慧城市項(xiàng)目NOEM、大型娛樂文化項(xiàng)目Qiddiya等，而紅海新城則是一個(gè)高端旅游開發(fā)項(xiàng)目，旨在打造一個(gè)世界級的旅游目的地。

紅海新城位于紅海沿岸，覆蓋了島嶼、海灘、沙漠、山脈等豐富的自然景觀，僅自然島嶼就超過90個(gè)。按照規(guī)劃，紅海新城將建設(shè)一系列豪華酒店、度假村、別墅、休閑娛樂設(shè)施、生態(tài)保護(hù)區(qū)等。到2030年全面完工時(shí)，將有50多家酒店，共計(jì)8000間客房，以及超過1300套住宅。

立足未來的可持續(xù)發(fā)展，紅海新城強(qiáng)調(diào)維護(hù)海洋和陸地的生物多樣性，充分利用可再生能源供電，減少碳排放，同時(shí)采用先進(jìn)的科技和智能基礎(chǔ)設(shè)施，比如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等，提升游客體驗(yàn)和運(yùn)營效率。

顯然，對于石油資源豐富的沙特來說，采用100%清潔能源為整個(gè)城市供電是一個(gè)創(chuàng)舉，也是實(shí)現(xiàn)碳中和的最直接路徑。

從零起步建設(shè)獨(dú)立運(yùn)行的城市電網(wǎng)

沙特地處沙漠地帶，日照充足，非常適合建設(shè)光伏太陽能電站。因此，可再生能源的來源不是問題，但要實(shí)現(xiàn)100%清潔能源供電，則是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

我們都知道，光伏和風(fēng)力等可再生能源有不穩(wěn)定性，傳統(tǒng)上需要主電網(wǎng)來調(diào)節(jié)，才能保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定。而紅海新城是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的光伏微網(wǎng)電站，要從零起步建設(shè)一個(gè)完整的電網(wǎng)，需要自身完全的調(diào)節(jié)能力。

建設(shè)上GW規(guī)模的微網(wǎng)電站，更是一次前所未有的探索，是人類歷史上的首次。這意味著白天100%使用光伏發(fā)電，同時(shí)為儲(chǔ)能設(shè)備充電，晚上則完全使用儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電來供電。這就要求光儲(chǔ)系統(tǒng)必須能夠在各種穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)故障工況下保持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，滿足整個(gè)城市的各種突發(fā)需求。

此外，紅海新城所處地區(qū)自然條件惡劣，夏季最高溫度超過50℃，且身處海邊，典型的高溫、高濕、高鹽霧、風(fēng)沙環(huán)境。在這種情況下，如何保障發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、使用壽命、乃至運(yùn)輸施工等，也都是很大的挑戰(zhàn)。

2021年10月18日，華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司成功簽約沙特紅海新城項(xiàng)目，為其提供全部的智能光儲(chǔ)解決方案。

選擇華為方案，是因?yàn)闃I(yè)主方看到了華為在光伏發(fā)電和儲(chǔ)能領(lǐng)域超過10年的研發(fā)積累，同時(shí)已經(jīng)有超過8GWh儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的豐富經(jīng)驗(yàn)，能夠幫助紅海新城完成這樣一個(gè)前無古人的突破。

先進(jìn)的發(fā)電與儲(chǔ)能技術(shù)保障用電體驗(yàn)

面對這樣的歷史使命和艱巨挑戰(zhàn)，華為數(shù)字能源拿出了最先進(jìn)的產(chǎn)品、技術(shù)，在發(fā)電、儲(chǔ)能、用電等各個(gè)環(huán)節(jié)，提供最佳的光儲(chǔ)微網(wǎng)電站解決方案。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，華為智能光儲(chǔ)發(fā)電機(jī)（VSG）技術(shù)起到了關(guān)鍵的支撐作用。該技術(shù)讓每臺(tái)儲(chǔ)能變流器（PCS）模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行模式，采用虛擬調(diào)速器控制電網(wǎng)的頻率，并用虛擬勵(lì)磁器控制電網(wǎng)的電壓。這樣，在沒有主電網(wǎng)支撐的情況下，單獨(dú)依靠光伏發(fā)電，紅海新城也能夠有穩(wěn)定的電力輸出，不會(huì)因?yàn)楣夥l(fā)電的不穩(wěn)定特性而崩壞電力系統(tǒng)。

在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，華為智能組串式儲(chǔ)能解決方案，解決了鋰電池的不一致性問題。其將儲(chǔ)能技術(shù)與電力電子技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)深度融合，采用模塊化設(shè)計(jì)，以防止電池包和電池簇的短板效應(yīng)擴(kuò)散。此外，其依靠獨(dú)特的算法，精準(zhǔn)捕捉異常電池，迅速切斷并進(jìn)行處理修復(fù)；使用專門研發(fā)的電池簇控制器和電池包優(yōu)化器，在發(fā)現(xiàn)故障異常后單獨(dú)隔離，減小電池串聯(lián)失配的影響。

此外，華為先進(jìn)的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能算法，也取代了傳統(tǒng)的并網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠在不超配PCS的前提下，支持100%儲(chǔ)能額定容量變壓器的投切，保障整網(wǎng)穩(wěn)定供電，尤其是在夜間完全依賴儲(chǔ)能系統(tǒng)的情況下。

在用電環(huán)節(jié)，華為的微網(wǎng)繼電保護(hù)方案、離網(wǎng)故障穿越技術(shù)，解決了電網(wǎng)擾動(dòng)帶來的電路故障難題。其不依賴故障電流的幅值，可以快速、準(zhǔn)確地切除故障路線；在切除故障之后，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速、同步、穩(wěn)定地重建電網(wǎng)電壓，在數(shù)百毫秒內(nèi)將微網(wǎng)電壓恢復(fù)穩(wěn)定。這樣可以保證游客和居民的用電體驗(yàn)，避免停電帶來的影響。

探索未來生活方式的更多可能

如今，紅海新城已經(jīng)進(jìn)入到如火如荼的大規(guī)模建設(shè)階段。

從衛(wèi)星地圖上，我們就能夠看到，無論海島還是戈壁，都是一篇繁忙的景象，眾多度假村和酒店初具雛形，有些已經(jīng)開始接待游客。新建的紅海新城國際機(jī)場，也已經(jīng)投入使用，開通了連接利雅得和吉達(dá)等城市的定期航班。

經(jīng)過兩年的緊張建設(shè)，華為光儲(chǔ)微網(wǎng)電站也于2023年11月開始供電。目前，正在運(yùn)營的紅海新城機(jī)場和Six Senses Southern Dunes度假酒店，都已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)100%清潔能源供電運(yùn)行，為來自全球各地的游客提供賓至如歸的服務(wù)。

隨著紅海新城的逐步建成，400MW光伏發(fā)電+1.3GWh儲(chǔ)能的全球最大光儲(chǔ)微網(wǎng)電站，也將全部建成投用。

這將是人類社會(huì)全新的發(fā)-儲(chǔ)-用電模式的率先實(shí)踐，也是多項(xiàng)跨領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，為我們的未來生活方式探索出了更多的可能。