能源跨越之路（九、光伏發(fā)電創(chuàng)新發(fā)展 黃河滋養(yǎng)水光互補(bǔ)）

　　展開(kāi)黃河上游的地圖，古人“九曲黃河萬(wàn)里沙，浪淘風(fēng)簸自天涯”的感嘆躍然紙上。如今，在黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，10余座水電站、逾千萬(wàn)千瓦水電裝機(jī)依河而生。在這里，借助洶涌水勢(shì)帶來(lái)的源源電流，一度被認(rèn)為缺乏可靠性的光伏發(fā)電正在迎來(lái)新的生機(jī)。

　　水光互補(bǔ) 穩(wěn)定清潔

　　“不穩(wěn)定是大家一直以來(lái)對(duì)光伏發(fā)電的擔(dān)憂。的確，間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等因素在光伏發(fā)電的過(guò)程中是客觀存在的。但公司擁有這么多穩(wěn)定的水電資源，二者能否形成互補(bǔ)呢？” 談起“水光互補(bǔ)”的初衷，國(guó)家電投黃河水電海南新能源發(fā)電部副總經(jīng)理劉啟棟滔滔不絕，“所謂水光互補(bǔ)，就是陽(yáng)光強(qiáng)時(shí)，用光伏發(fā)電，水電停用或者少發(fā)。出現(xiàn)天氣變化或夜晚，就通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)水力發(fā)電。”

　　劉啟棟介紹，龍羊峽水電站共有4臺(tái)單機(jī)容量為320兆瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1280兆瓦，正常蓄水位2600米，庫(kù)容為247億立方米，調(diào)節(jié)庫(kù)容為193.5億立方米，是調(diào)節(jié)性能優(yōu)良的多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，也是能夠?qū)崿F(xiàn)“水光互補(bǔ)”的關(guān)鍵。“水光互補(bǔ)電站作為龍羊峽水電站的‘編外機(jī)組’，通過(guò)水輪機(jī)組的快速調(diào)節(jié)，將功率不穩(wěn)定的光伏電源，調(diào)整成更加友好的穩(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)。”

龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，陳強(qiáng)/攝

　　2013年3月，龍羊峽水光互補(bǔ)項(xiàng)目一期32萬(wàn)千瓦光伏電站建設(shè)啟動(dòng)。2015年6月，兩期共85萬(wàn)千瓦的龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站全部并網(wǎng)發(fā)電。逾兩年時(shí)間，“水光互補(bǔ)”夢(mèng)想成真。

　　驅(qū)車近三小時(shí)，記者從西寧市區(qū)來(lái)到了黃河公司位于青海省海南州共和縣塔拉灘上的85萬(wàn)千瓦龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站。工作人員告訴記者，水光互補(bǔ)電站的位置正處龍羊峽水電站水庫(kù)左岸，直線距離約36公里。“電站建設(shè)之初，人們普遍擔(dān)心龍羊峽水電站的調(diào)峰調(diào)頻性能會(huì)因此受到影響，但通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，龍羊峽水電站送出線路年利用小時(shí)可由原來(lái)運(yùn)行的4621小時(shí)提高到了5019小時(shí)。”工作人員笑稱，“水光互補(bǔ)”體現(xiàn)在電源穩(wěn)定性上，更體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益的攀升上。

龍羊峽850兆瓦水光互補(bǔ)光伏電站。

　　不僅僅是經(jīng)濟(jì)效益，在社會(huì)生態(tài)環(huán)境效益上，龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站一年可發(fā)電14.94億千瓦時(shí)，對(duì)應(yīng)到火力發(fā)電相當(dāng)于一年節(jié)約標(biāo)煤49.3萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放約123.2萬(wàn)噸，二氧化硫約419.1萬(wàn)噸，氮氧化合物364.87萬(wàn)噸。

　　劉啟棟介紹，目前，龍羊峽水光互補(bǔ)項(xiàng)目是全球當(dāng)期建設(shè)規(guī)模最大的水光互補(bǔ)并網(wǎng)光伏電站，技術(shù)應(yīng)用也屬首例，但項(xiàng)目的相關(guān)研究和實(shí)踐都證明，水光互補(bǔ)技術(shù)對(duì)水電站調(diào)節(jié)庫(kù)容的要求并不高，具有一定庫(kù)容的水電站均可配置，具有廣泛的推廣價(jià)值。“以1萬(wàn)千瓦的光伏電站計(jì)算，100米壩高、耗水率3立方米/千瓦時(shí)的水電站即可匹配，水電站所需日調(diào)節(jié)庫(kù)容量約為13.15萬(wàn)立方米；如果是20米壩高、耗水率20立方米/千瓦時(shí)的水電站，日調(diào)節(jié)庫(kù)容量就要在87.67萬(wàn)立方米。”

　　建立光伏行業(yè)“百科全書(shū)”

　　沿著水光互補(bǔ)電站一路前行，在整齊綿延的電站遠(yuǎn)處，記者隱約看到一片高低不一、上下錯(cuò)落的電站。

百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地。張青銀/攝

　　“這里有23種電池組件、21種逆變器、30種光伏發(fā)電設(shè)計(jì)理念、13種跟蹤技術(shù)，可以說(shuō)是各種光伏產(chǎn)品的‘百科全書(shū)’。”在形狀各異的外觀背后，蘊(yùn)藏著光伏發(fā)電的“數(shù)據(jù)寶藏”。據(jù)劉啟棟介紹，這座于去年6月28日并網(wǎng)的電站屬百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地，“將不同的光伏設(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)。同時(shí)，基地還開(kāi)發(fā)出一套在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)對(duì)比分析系統(tǒng)，在各類產(chǎn)品上安裝在在線監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集發(fā)電數(shù)據(jù)并進(jìn)行自動(dòng)分析。”今年6月底，這一青海省重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目通過(guò)了青海省科技廳組織的成果評(píng)價(jià)和驗(yàn)收鑒定。

　　 “這是天合的雙玻組件，這是英利的N型單晶，那邊是美國(guó)First-solar的碲化鎘薄膜，那是德國(guó)Avavcis的銅銦鎵硒薄膜……”

　　在組件試驗(yàn)區(qū)，工作人員如數(shù)家珍。在這里，各種組件的發(fā)電量、衰減率、溫度特性、系統(tǒng)效率、弱光效應(yīng)等一系列指標(biāo)都被納入測(cè)試范圍。

百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地。韓晉/攝

　　目前，基地設(shè)有組件、支架型式、逆變器、設(shè)計(jì)對(duì)比和綜合對(duì)比5個(gè)試驗(yàn)區(qū)以及組件性能和逆變器性能2個(gè)室外測(cè)試平臺(tái)。對(duì)于實(shí)證基地的未來(lái)發(fā)展，國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員王斯成表示，“這里采用的是德國(guó)弗朗霍夫太陽(yáng)能研究所負(fù)責(zé)測(cè)試對(duì)比分析系統(tǒng)方案，獲得的數(shù)據(jù)非常有研究?jī)r(jià)值和說(shuō)服力，可以為下一步的技術(shù)創(chuàng)新提供重要參考，也為青海光伏產(chǎn)業(yè)與國(guó)際開(kāi)展合作交流搭建了一個(gè)平臺(tái)。這應(yīng)該是目前國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上最大的一個(gè)光伏戶外測(cè)試對(duì)比平臺(tái)。”

　　從2013年啟動(dòng)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型等基礎(chǔ)工作到2016月投產(chǎn)發(fā)電至今，功能設(shè)計(jì)、在線監(jiān)測(cè)及分析、氣象觀測(cè)與評(píng)估、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析等研究從未止步。未來(lái)，面對(duì)層出不窮的新技術(shù)、新產(chǎn)品，黃河公司計(jì)劃進(jìn)一步集成創(chuàng)新資源，充分利用已有實(shí)證基地的能力條件，發(fā)揮綜合評(píng)測(cè)與實(shí)證研究的功能，將“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合，全力打造國(guó)家級(jí)的光伏實(shí)證試驗(yàn)基地。

　　打造光伏全產(chǎn)業(yè)鏈

　　站在工作塔上，一座座光伏電站板鑲嵌于草原之上，甚是壯觀。劉啟棟指著眼前的電站對(duì)記者說(shuō)，“在這里你看到的每一片組件都屬于黃河公司。”劉啟棟的這句“屬于”，不僅僅于來(lái)自“擁有者”的底氣，更是出于“制造者”的驕傲。

　　突破單一的光伏發(fā)電企業(yè)，黃河公司正在打造集多晶硅制造——切片工藝——太陽(yáng)能電池及組件——太陽(yáng)能光伏發(fā)電于一體的垂直、協(xié)同光伏全產(chǎn)業(yè)鏈。2010年，國(guó)內(nèi)首條電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)線建成，“黃河水電多晶硅”打破了中國(guó)高純電子級(jí)多晶硅市場(chǎng)長(zhǎng)期由國(guó)外壟斷的格局，實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造。目前，公司多晶硅產(chǎn)能已達(dá)到2500噸/年，在國(guó)內(nèi)集成電路用多晶硅市場(chǎng)占有率約達(dá)10%。

　　在國(guó)家電投太陽(yáng)能電力有限公司西寧分公司電池制造分廠，記者也目睹了光伏電池及組件生產(chǎn)的全部流程。從第一道工序制絨到最后的成品篩選，整個(gè)生產(chǎn)線一氣呵成。電池制造分廠主任宋志成介紹，目前，黃河公司已建成電池產(chǎn)能400兆瓦，組件產(chǎn)能300兆瓦，生產(chǎn)的單晶電池最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.8%，多晶電池轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)18.89%，常規(guī)P型單晶電池平均轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)20.8%，“電池和組件的轉(zhuǎn)換效率都處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，是國(guó)內(nèi)首批可量產(chǎn)滿足國(guó)家能源局‘領(lǐng)跑者’計(jì)劃要求的企業(yè)。”

　　采訪中，電池與組件廠的部分車間正處于技術(shù)升級(jí)和改造中，宋志成表示，“技改后，無(wú)論是產(chǎn)品的技術(shù)性能還是總體產(chǎn)能、產(chǎn)量都將有明顯提升。”

　　截至目前，黃河公司發(fā)電裝機(jī)容量總計(jì)1555萬(wàn)千瓦。其中，水電1083萬(wàn)千瓦，光伏254萬(wàn)千瓦，風(fēng)電55萬(wàn)千瓦，火電132萬(wàn)千瓦。在今年6月17日0時(shí)至6月23日24時(shí)青海省168小時(shí)清潔能源供電期間，黃河公司在青各電站累計(jì)清潔能源發(fā)電量達(dá)到10.09億千瓦時(shí)，占青海電網(wǎng)全網(wǎng)發(fā)電量的70%以上。清潔能源已經(jīng)成為黃河公司未來(lái)發(fā)展的重要著力點(diǎn)。

　　據(jù)劉啟棟介紹，下一步，公司計(jì)劃在青海省海南和海西兩州規(guī)劃建設(shè)兩個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)的可再生能源基地。其中，海南州黃河流域水電資源豐富，調(diào)峰能力強(qiáng)，將立足水電優(yōu)勢(shì)，發(fā)展水光互補(bǔ)，并輔以風(fēng)電和抽水蓄能電站。規(guī)劃裝機(jī)2540萬(wàn)千瓦，同時(shí)園區(qū)還將成為全國(guó)首個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電基地。“十三五”期間，規(guī)劃建成裝機(jī)2120萬(wàn)千瓦，目前已經(jīng)完成861萬(wàn)千瓦。而在海西州，立足于廣袤可利用的荒漠化土地和地處一類光照資源區(qū)的地理優(yōu)勢(shì)，基地將主要發(fā)展光熱和光伏發(fā)電，同時(shí)輔以風(fēng)電和抽蓄電站。基地規(guī)劃裝機(jī)3990萬(wàn)千瓦，其中光熱發(fā)電將占到1028萬(wàn)千瓦。

　　據(jù)劉啟棟介紹，下一步，黃河公司將發(fā)揮清潔能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)、太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模優(yōu)勢(shì)和水光互補(bǔ)等技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，在青海積極推進(jìn)海西、海南兩個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)清潔能源多能互補(bǔ)基地建設(shè)，積極推進(jìn)新能源發(fā)電先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的實(shí)施。（文丨  姚金楠）