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中国电建西北院: 先行先试,探路新型电力系统建设

作者:董梓童 来源:中国能源报 发布时间:2021-04-07 浏览:
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中国储能网讯:“2020年,我国可再生能源发电量达2.2万亿千瓦时,有力支撑我国非化石能源占一次能源消费比重达15.9%,如期实现2020年非化石能源消费占比达15%的庄严承诺。”3月30日,国家新闻办公室就中国可再生能源发展有关情况举行发布会,国家能源局局长章建华在会上表示,下一步,国家能源局将加快实施能源领域碳达峰行动,积极构建以新能源为主体的新型电力系统。

在清洁低碳、安全高效这一新时代能源体系主旋律的引领下,我国能源企业不断拓展两个一体化建设内涵,持续探寻能源高质量发展纵深,先后落地了一批源网荷储一体化、多能互补项目。中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司(下称“中国电建西北院”)作为行业先行者,蹚出一条特色鲜明的新能源开发之路。

“小农经济,自给自足”:

从智能微电网说起

自“30·60”双碳目标提出以来,“构建以新能源为主的新型电力系统”、“推动新时代能源事业高质量发展”成为热搜关键词。深究其源,这意味着什么?

“简单来说,就是不断提高可再生能源在电力系统中的占比,使得新能源成为电力供应的主体。”中国电建西北院规划发展研究院副院长程龙告诉记者。

要实现这一目标,并不能仅仅依靠增加新能源装机规模。“新能源发电出力具有随机性、间歇性和波动性的特点,”程龙说,“这就需要我们通过不同形式能源的组合与综合利用,实现多能协同供应和能源综合梯级利用,从而达到电力系统的稳定与平衡,这也恰恰是我们公司一直在不断研究与努力尝试的。”

其实,早在2016年,中国电建西北院就在小规模范围内,实现了以新能源为主的电力供应。据了解,西藏双湖可再生能源局域网项目是我国当时建成的规模最大、海拔最高的离网型微电网项目,该项目由1.3万千瓦的光伏电站、2.3万千瓦时的储能系统组成。建成投产后,成为双湖地区电力的主要来源,解决了当地居民生活用电问题,实现了全清洁能源供电。

中国电建西北院储能与微电网研究中心田莉莎向记者表示:“微电网的主要特点就是新能源就地发电,就近消纳,自成一个小型发输配供电系统,所以也被打趣为‘小农经济,自给自足’。目前主要分布在电网不及的高原、海岛、边防、无人区等无电区,解决当地供电问题。当然也可以根据当地资源、负荷及电网情况因地制宜建设并网型微电网,实现并离网无缝切换,既可以提高供电可靠性,又可以提高当地新能源利用率。”

局部优化,就地平衡:

推进“两个一体化”建设

在采访中,记者了解到,微电网与“两个一体化”项目异曲同工,均是在一定范围内,通过气、电、冷(热)一体化的集成优化,进行跨主体的输配与交易,在本区域内形成产能与用能的相对平衡,形成区域能源自平衡体。

在这方面,中国电建西北院的“实验田”也格外丰富。2013年3月,龙羊峡水光互补项目启动建设。该项目由龙羊峡水电站和光伏电站组成,其中水电站装机容量128万千伏,配套光伏发电装机容量85万千瓦,光伏发电以高压线路接入水电站的备用间隔,利用水电站输电线路接入电网。通过水轮机组的快速调节,将原本不稳定的光伏电源,调整为均衡、优质、安全,更加友好的平滑稳定电源。

此前,新能源电力要想上网就必须依靠火电或水电调峰、调频,而“两个一体化”的提出开拓了一个新的路径,即通过小循环和自平衡提升可再生能源的稳定性。比如多能互补是通过储能以及新能源电源间互补特性的平滑输送可再生能源电力。源网荷储一体化则是在需求侧进行分层级响应,从省级到县级,再到园区级。总之,两者都是从点到面,从局部到整体,突破了从前“全国一张大网”的限制。

“不论是多能互补,还是源网荷储一体化,都是为了建构以新能源为主体的新型电力系统而提出的,目的就是要建设电网友好型的电源。”中国电建西北院新能源工程院资源与总图所所长惠星说。

在现实中,项目可根据不同需求将风光水火储进行多重组合搭配。“充分挖掘各种电源间互补特性,结合送受端负荷特性,合理确定送电曲线是一个技术难点,几种电源的运行控制策略很重要,何时让风机运行,何时光伏发电,何时启动储能或火电、水电机组进行调峰需要统筹安排,只有将这些电源进行合理调度,才能最大化利用清洁能源,真正实现安全和清洁高效。”田莉莎指出。

经过龙羊峡、双湖等项目的积累,如今金沙江上游川藏段水风光互补项目、青海清洁能源基地多能互补集成优化项目也先后落地。

调频调峰,丰富多彩:

提高大电网消纳能力

局部的优化是为了整体的发展,新能源的大规模消纳离不开大电网,“两个一体化”的实现也需要大电网的支撑。

“构建新能源为主体的新型电力系统,适应新能源随机性、间歇性和波动性特点,合理的储能配置是必不可少的环节。”中国电建西北院水利水电工程院电气所所长靖锋告诉记者,“从发达国家的建设经验来看,抽水蓄能是目前最为优质和成熟的解决方案,具有调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等多种功能,运行灵活、反应快速,能极大提高电网运行安全可靠性。”

在中国电建西北院承担的西北地区新能源高质量发展研究工作中,便包含对西北五省进行抽水蓄能电站的选点与规划,以期通过抽水蓄能电站大力建设,为构建新型电力系统提供优质储能资源。

新建仅仅是增加抽水蓄能装机容量的方法之一。“从水起家”,对黄河流域水电站了如指掌的中国电建西北院另辟蹊径,摸索出了一种新的方式。

据透露,中国电建西北院参与并推动的黄河上游梯级电站大型储能工厂项目已经列入国务院关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见。该项研究在原有具有较好调节能力的龙青河段梯级水电基地基础上,进一步挖掘梯级水库蓄水作用,发挥流域蓄能作用,为区域清洁能源的高质量发展提供支撑。

“储能工厂由储能泵站和常规水电站组成,是一种大型的储能设施的集成体,通常利用新能源弃电或其他剩余电能,采用大型储能泵站从下一级水库抽水至上一级水库,将剩余电能以水的势能储存,在其他需要的时段通过水电站原有机组发电,以储能水量梯级循环利用的模式,通过抽水和发电进行‘蓄余补缺’,把光伏、风电输出的功率进行‘时间’和‘空间’上的再分配,形成了新能源发电的‘调节库’。”中国电建西北院水利水电工程院抽蓄所所长周邠鹏说,“与常规抽水蓄能相比,储能工厂工程能源转效率高、工期短,运行灵活,维护方便,是全天候运行的风光水储一体化工程,创新和推广价值巨大。”

关键字:储能,电力系统

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