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綠電出深山 穩(wěn)定又安全(探訪)

2024-04-18 08:51:00

來源:人民日報

  湖北廣水,風力發(fā)電機矗立在山坡上。

  湖北廣水,連片的光伏面板。
  以上圖片均為夏一菲攝(影像中國)

  核心閱讀

  風、光等新能源發(fā)電易受自然環(huán)境影響產生波動,要想維持電網的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率,需要加快技術創(chuàng)新。湖北廣水探索建立新能源新型電力系統(tǒng),通過對發(fā)電到用電的一體化管理,讓20多萬居民用上了持續(xù)穩(wěn)定的綠電,有效促進當?shù)啬茉唇Y構優(yōu)化和新能源消納。

 

  迎著春日的晨光,走進湖北隨州廣水市十里街道寶林寺村,滿是光伏板的向陽山坡,像一面巨大的鏡子,在陽光下熠熠生輝。

  “這里十幾個山頭的光伏板,光照好的時候,每天可發(fā)電近20萬千瓦時?!睆V水市寶林風光一體發(fā)電站工作人員騰洪波說,它們與20公里外的風力發(fā)電機產生的綠電,將傳輸?shù)綄毩诛L光一體發(fā)電站,再送入主電網。

  寶林風光一體發(fā)電站位于廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程示范區(qū)域(以下簡稱“示范區(qū)”),是當?shù)匦滦碗娏ο到y(tǒng)的重要組成部分。

  “新型電力系統(tǒng)工程以新能源供電為主體,每天可穩(wěn)定為20多萬人提供綠電,覆蓋廣水市主要商業(yè)、工業(yè)用戶和居民。”國網隨州供電公司總工程師孫朝霞介紹。

  新能源產業(yè)興起,帶來新考驗

  行駛在高速公路上,只見遠處的白色風力發(fā)電機葉片一直在旋轉?!拔覀冞@里有3座風電場和1座風光一體發(fā)電站,能滿足示范區(qū)內所有居民的用電?!睂O朝霞說。

  廣水市地處中緯度季風環(huán)流區(qū)域中部,擁有桐柏山至大別山、荊山與大洪山交匯地兩個風帶,海拔70米以上地區(qū)年平均風速為5.5—7.0米/秒,風能資源豐富。

  “這里還是湖北省太陽能資源一級可利用區(qū),平均年日照時長達1930小時,太陽能資源也很豐富。”孫朝霞介紹,有很多企業(yè)前來發(fā)展新能源相關產業(yè)。2012年,隨州首家新能源場站——鳳鳴風電場全部并網發(fā)電,隨后不少新能源電站也相繼并網。

  新能源產業(yè)的興起,也給隨州電網帶來考驗。“那時,不同類型的新能源發(fā)電設備‘單打獨斗’,自然條件好時,電力盈余;條件不好的時候,電力缺乏。”國網湖北省電力有限公司電力科學研究院研究員葉暢說。

  2016年,寶林光伏電站并網。2020年,隨著風機投入運行,正式形成寶林風光一體發(fā)電站。“一體發(fā)電站使得風電場和光電場實現(xiàn)了聯(lián)通,風電和光電互相補充,陽光充足時光伏多發(fā)電,風大時風機多發(fā)電?!彬v洪波說,寶林風光一體發(fā)電站長期穩(wěn)定運營,為構建新能源新型電力系統(tǒng)提供了初步思路。

  獨木不成林,要實現(xiàn)廣水市千家萬戶都能穩(wěn)定使用綠電的目標,僅靠一座發(fā)電站并不夠。

  “風電和光電不斷增長,但受限于技術水平,這些綠電并不能被充分利用?!睂O朝霞解釋,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電力來源可控,負荷變化相對有規(guī)律,而風、光等新能源電力不穩(wěn)定。隨著新能源占比越來越高,電源出力隨機性也越來越高,要想維持電網的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率,需要加快技術創(chuàng)新,構建新型電力系統(tǒng),實現(xiàn)從發(fā)電到用電的一體化管理。

  5G全覆蓋,發(fā)電用電智能自動控制

  中午,國網隨州供電公司電力調度控制中心調度班班長賈耀坤坐在工位上,專注地盯著眼前的屏幕。屏幕上,廣水新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程供區(qū)的新能源電場、光儲充站、變電站等設備通過密密麻麻的彩色線條連接在一起。

  “我們這里一天24小時都有人值班,時刻關注區(qū)內發(fā)電和用電情況,源網荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)對示范區(qū)發(fā)電用電實施智能自動控制,顯著提升了運行穩(wěn)定性?!辟Z耀坤說。

  為保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行,廣水市對域內電網的新能源發(fā)電設備、用戶終端等多個應用場景實現(xiàn)5G全覆蓋。

  “我們利用云計算、物聯(lián)網等技術,開發(fā)了新能源發(fā)電預測系統(tǒng)、新能源發(fā)電有功自動控制、新能源無功電壓協(xié)同控制等多個系統(tǒng),建成了新能源電網數(shù)字孿生平臺?!比~暢介紹,示范區(qū)4個新能源電場、2個變電站、17條饋線、703座臺變及相關用戶設施等均已連接至新能源電網數(shù)字孿生平臺。

  研究人員還在供區(qū)內建設了5個光儲能站,發(fā)明了配套的構網型控制器?!翱刂破髂軌蚪⒉⒕S護新型電力系統(tǒng)的頻率、電壓,讓新能源發(fā)電裝備與儲能電源具備與煤電、水電等常規(guī)電源相近的性能。”葉暢說。

  依靠新能源電網數(shù)字孿生平臺、構網型控制器等軟硬件組成的源網荷儲協(xié)同控制系統(tǒng),工作人員能夠實時協(xié)同控制示范區(qū)分布式電源、電動汽車充電樁等新能源設備,精準調節(jié)電壓波動,提高新能源的利用率。

  “在各種極端復雜功率波動場景下,尤其是100%新能源獨立組網時,源網荷儲協(xié)同控制系統(tǒng)可以保證新能源的電壓、頻率穩(wěn)定,滿足系統(tǒng)聯(lián)網運行時綠色高效、孤網運行時安全可靠等功能需求。”葉暢說。

  兩個電網柔性互動,穩(wěn)定社會用電

  “沒想到生活在小縣城,也能這么快步入低碳生活!”家住示范區(qū)內十里街道中懋小區(qū)的王建說,“去年家里用上了綠電,剛開始還有點擔心,時間一長,感覺和之前一樣穩(wěn)定”。

  新能源發(fā)電主要“靠天吃飯”,示范區(qū)用電安全穩(wěn)定如何保障?

  “我們的新型能源電力系統(tǒng)仍然與主電網柔性互動,兩個電網通過能量路由器相連,新能源供電不足時,供區(qū)內可以立即用上主網的電。”葉暢介紹,能量路由器相當于一個閥門,類似WiFi網絡路由器,當能量路由器開啟時,新能源新型電力系統(tǒng)與大電網相連,從大電網取得電能通過線路輸送到每家每戶;關閉時,則與大電網斷開,將儲能電站的富余綠電,輸出給用戶。

  在廣水市虎山能量路由器站,大小不一的儲能電池艙、儲能變流升壓艙、協(xié)調控制及輔助系統(tǒng)預制艙等設備嗡嗡作響。

  “我們的能量路由器能連接不同電壓等級的3個交流端口和4個直流端口,各端口可靈活配置成不同控制方式,能量得以在不同端口間轉換。”葉暢介紹,通過能量路由器,工作人員還可以快速精準控制各端口電力潮流方向和大小,保證示范區(qū)內新能源與傳統(tǒng)能源無縫銜接。

  目前,廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)整體運營過程覆蓋了風、光、儲、能量路由器、用戶終端等多個應用場景,保證示范區(qū)100%新能源獨立供電時間占比超過70%、新能源供電量占比超過80%,有效促進當?shù)啬茉唇Y構優(yōu)化和新能源消納。

  《 人民日報 》( 2024年04月18日 07 版)

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