張北風(fēng)光儲頻現(xiàn)“亮點”

:2009年，作為財政部、科技部、國家能源局及國家電網(wǎng)公司聯(lián)合推出的“金太陽工程”首個重點項目，同時也是國網(wǎng)公司建設(shè)堅強智能電網(wǎng)首批重點工程中唯一的電源項目，總投資100億元的國家風(fēng)光儲輸示范工程落戶張北。

在2010年開建的一期工程中，工程一期建設(shè)規(guī)模為風(fēng)電9.8兆瓦、光伏發(fā)電4兆瓦、儲能2兆瓦，去年年底完成二期，建設(shè)規(guī)模改為風(fēng)電40萬千瓦、光伏發(fā)電6萬千瓦、儲能5萬千瓦。

6年過去，筆者在光伏、風(fēng)機和儲能的建設(shè)和運營中發(fā)現(xiàn)，有些經(jīng)驗比較可靠并可以推廣。

風(fēng)光儲的“亮點”

國家風(fēng)光儲輸示范工程自2011年12月25日投運以來，已安全穩(wěn)定運行近5年，累計輸出優(yōu)質(zhì)、安全綠色電能超過16.5億千瓦時。試驗示范效應(yīng)顯著、集成創(chuàng)新亮點十足。

在科技創(chuàng)新上，依托示范工程，已牽頭編寫國家標(biāo)準(zhǔn)4項，發(fā)布國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項；國家科技支撐計劃7大課題全部通過國家科技部正式驗收、2項國家863科技項目在現(xiàn)場完成試驗測試。

在儲能示范上，開國內(nèi)規(guī)?；娏δ艿南群印Ｊ痉稇?yīng)用了磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池、全釩液流電池、鉛炭電池、超級電容等多種技術(shù)路線。盡管在工程初期，面臨造價高昂、技術(shù)儲備缺乏、無標(biāo)準(zhǔn)等諸多困難，電站和廠家積極配合攻關(guān)，從電池成組方案、BMS、EMS管理系統(tǒng)、廠房設(shè)計、安全運行等多個方面開創(chuàng)了大規(guī)模儲能的應(yīng)用實踐。通過近五年發(fā)展，證實電池儲能的技術(shù)可行性，使得電池儲能造價大幅降低，已接近盈虧平衡點，隨著國家政策的推出，已可以預(yù)見規(guī)模儲能的迅猛發(fā)展即將來臨。

為解決新能源所帶來的暫態(tài)穩(wěn)定和調(diào)頻等一系列問題，國家風(fēng)光儲輸示范電站正在開展新能源的虛擬同步發(fā)電機實驗研究，通過對新能源發(fā)電設(shè)備的控制，模擬傳統(tǒng)火力發(fā)電機的慣量支撐、一次調(diào)頻等能力，來提供電網(wǎng)的穩(wěn)定支撐。同時，為進一步示范物理儲能的多項技術(shù)，也在開展壓縮空氣儲能等相關(guān)建設(shè)。總之，作為新能源開發(fā)的國家名片，張北國家風(fēng)光儲輸示范工程正在利用本身的各種優(yōu)勢，在國家電網(wǎng)的統(tǒng)籌安排下，為國家新能源建設(shè)提供新的活力。

削弱出力“毛刺”

儲能的最重要功能，是平滑風(fēng)光出力波動，并提升整體電站的輸出控制水平，使其更適應(yīng)網(wǎng)源友好的要求。

在風(fēng)機、光伏出力波動頻繁時，通過投入適量儲能裝置，可削弱風(fēng)光出力“毛刺”，實現(xiàn)多時間尺度的出力平滑，保證了電源輸出的穩(wěn)定。在這樣的系統(tǒng)中，可以以波動率為控制目標(biāo)，發(fā)揮儲能系統(tǒng)的靈活性，可在指定時間尺度、指定波動范圍內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)光儲聯(lián)合出力，解決可再生能源的波動性和隨機性。

在張北風(fēng)光儲項目剛開始的2010年或者2011年，當(dāng)時最擔(dān)心的問題主要是有關(guān)電池的一致性問題和持續(xù)性問題——能否通過集成技術(shù)，安全地把這些電池歸集在一起。如果不均一，在成組以后可能會帶來比較大的壽命衰減，或者安全上的風(fēng)險。

當(dāng)時，各個電池廠家對這個事情也沒有準(zhǔn)備，只能邊干邊做，花了很多時間和精力來做研發(fā)。直到2012年電動汽車大爆發(fā)，企業(yè)把儲能技術(shù)很快的轉(zhuǎn)過去，獲得了很好的效果。同時在風(fēng)光儲上，通過這幾年的運營，電池廠家在這方面已經(jīng)有了很大的進步。

從理論上看，風(fēng)和光有互補的特性，但實際上，這個特性只是一個大概率事件，并不意味著每天晚上和每天白天都可以實現(xiàn)完美的互補。同時，還要考慮自然條件的因素，比如在多云、陰天、晴天等不同天氣條件之下，出力波動其實很大。一個電站是10萬千瓦，在每天的波動來講，尤其光伏在瞬間2～5分鐘之內(nèi)波動50%、60%是非常正常的。

實際上，風(fēng)和光的波動性是自然秉性，如果要實現(xiàn)全額消納，電網(wǎng)或者負(fù)荷必須能承受這種波動。如果讓電網(wǎng)來承受的話，那就必須要有相應(yīng)的能源來彌補，或者一個大的電網(wǎng)來吸收掉，這也是特高壓的意義所在——在一個很大的電網(wǎng)里面，單個電站的波動，可以通過整個電網(wǎng)消納來解決，網(wǎng)做的越大、對新能源的接納就越好。

事實上，限風(fēng)或限光并非一定全是壞事，從社會整體的層面看，百分之百的消納從社會經(jīng)濟角度上未必是合理的。因為試運營情況來看，無論是光伏還是風(fēng)電來說，滿發(fā)的一年里面也就僅有幾天。但如果要做到全功率的消納，電壓等級要非常高，通道建設(shè)非常寬，這個成本總要有人承接。如果讓電網(wǎng)來承接的話，后果就是要花很多的錢去建通道，這從整體的效益看并非最優(yōu)選擇。因此，在有些情況適當(dāng)限負(fù)荷是可行的，而儲能就在其中發(fā)揮了重要的作用。

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