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国家电探索破解新能源并瓶颈

发布时间:2019-11-10 22:20:44

国家电:探索破解新能源并瓶颈

天是湛蓝湛蓝的,云彩如棉絮一般点缀其中。在碧绿的草原上,巨大的白色风车错落有致地排列,长长的叶片随风旋转。再前行一段,一排排几乎望不到边的太阳能板依次排开,在耀眼的太阳下反射着光芒,很是壮观。

6月14日,走进河北省张北县的草原,探访了世界上最大的风光储输示范基地。这里通过风电、光伏发电和储能的互补,使最终输出的电力更加平滑,对电冲击更小,探索解决当前在全球范围内制约新能源大规模开发利用的技术瓶颈。

变垃圾电为绿色电力

在风光储输示范工程监控室里,大大的屏幕上显示了当时的发电情况:风电63.59MW(兆瓦),光伏发电18.84MW,储能-3.4MW。

国新源张家口风光储输示范电站有限公司副总经理王银明解释说,当风力较大或阳光较强时,储能装置可以把多余的能量储存起来,这时候储能显示就是负数。反之储能装置就需要释放能量,以使整体电能输出更加平稳。

我国是风电大国。从2005年开始,每年风电装机翻番增长,2011年新增装机容量1800万千瓦,累计装机容量达到6500万千瓦,均居全球第一位。同时,我国也是光伏设备制造大国。从2006年开始,我国太阳能电池产量增幅连续5年超过100%,产量居世界第一。

但是,风电和光伏发电都有一个天然的缺陷,就是时有时无,是间歇性的;时大时小,是波动性的;很难预测,是随机性的。由此产生了几个问题:其一,风电和光伏发电作为单一的发电系统提供电能输出时,需要建设大量的备用容量和调峰电源,以防其不出力时随时备用。一般来说,所需的配比是1:0.9,也就是1兆瓦的风电或光伏发电,需要配备0.9兆瓦的火力发电,这些火电起备用作用,经济性不高。其二,风电和光伏发电出力多变和瞬间冲击,对电的暂态稳定性和频率稳定性造成影响,不安全。其三,风电、光伏大规模并引起电压水平降低,风机中的电子设备带来谐波污染,影响电能质量。

而且,我国风能和太阳能资源富集区域多集中于西北、东北等地,本地电力负荷有限,而我国70%以上的能源需求集中在东中部地区,这些电力必须上,通过远距离高压输送到东部负荷中心。

正因如此,随着我国风电的快速增长,局部地区的弃风限电问题日趋严重。2011年度,全国风电弃风限电总量超过100亿千瓦时,平均利用小时数大幅减少,个别省(区)的利用小时数已经下降到1600小时左右,并和消纳问题已经成为制约我国风电和光伏发电持续健康发展的重要因素。

“风电和光伏发电直接接入对电平稳运行不利。但通过风电、光伏发电和储能互补,输出功率波动可以明显改善。”王银明说。

在示范基地采访的时候,有好几次时阴时晴。王银明说,在这种情况下,储能装置可以起到很好的调节作用。不然的话,天阴时电调度要立即命令备用火电启用,2分钟后天晴了,火电又要停止出力,很不经济。

他介绍说,经过风光储几种能源模式互补之后,最终输出的电能可以基本达到常规电源的性能指标,目前已经累计发电1.4亿度。

汇聚多种技术路线

和人们通常见到的三个大叶片的风机不同,这里还有一种垂直轴的风机。远远望去,很像一把张开的巨伞。

王银明说,这种1兆瓦的垂直轴风机,是国内最大的同类型风机,特点是对风向没有要求,可以利用来自不同方向的风力,提高风能利用效率20%至30%。

实际上,这个世界上最大的风光储输基地,可以说是风电、光伏发电和储能设备的大荟萃,汇集了这三类能源利用方式中各类工业化路线的装置。

在风电发电中,已投运容量93.5兆瓦,涵盖了4种机型:2兆瓦双馈变速型风机;2.5兆瓦永磁直驱型风机;3兆瓦永磁直驱型风机,这也是国内并运行的单机容量最大的永磁直驱型风机;1兆瓦垂直轴风机,还有一台5兆瓦大容量风机将于年内投运。

在太阳能发电中,已投运容量40兆瓦,涵盖了5种发电设备:多晶硅光伏组件;单晶硅光伏组件;非晶薄膜光伏组件;背接触式光伏组件;高倍聚光电池组件。

在储能装备中,已投运14兆瓦磷酸铁锂电池,这也是世界上规模最大的锂电池储能电站,计划下半年投产液流电池,钠硫电池储能系统也正在进行招标采购。

据介绍,之所以汇集如此种类繁多的装备,是为了积累实验数据,可以比较各类技术路线的优劣,为我国新能源大规模友好接入电积累经验。

“经过风电、光伏发电和储能系统的互补,这些绿色电力通过智能变电站并外送,并经过升压,最终送到北京,点亮首都的万家灯火。”王银明说。

现在,这里几乎每天都有人前来参观,很多到张家口市的人会专程坐上1个多小时的车,前来参观这个世界最大的风光储基地,可以说是张家口的一张名片。

对于未来,他们有着很多畅想:基地的整体规划面积是7500亩,规划建设至少300兆瓦风电、100兆瓦光伏发电和110兆瓦储能电站,为更大规模新能源接入电探索经验。

可贵的探索---采访感言

近年来风电领域最受人关注的话题是并,随着我国风电装机规模的快速增加,我国已经成为全球风电装机规模第一的国家,与此同时,也屡屡面临“弃风”的困扰。数据显示,去年我国弃风限电超过100亿千瓦时,风电企业因此造成的损失超过50亿元。今年以来,这一问题更加明显。并已经成为制约风电产业可持续发展的瓶颈。

国家电风光储示范工程是解决风电并问题的可贵探索。通过风电、光伏发电、储能的互补协调,最终输出电力的不稳定性大大降低,有助于推动电接纳波动性、随机性较强的风电等新能源。

在当前气候变化、资源紧缺的大背景下,新能源是解决人类未来能源需求的重要途径。风光储示范工程的经验告诉我们,对于这个广阔领域,惟有创新思维、不断探索,才有可能开辟出一片新的天地。(黄晓芳)

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