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鲁能海西多能互补集成优化国家示范工程:新能源友好并网消纳的示范实践

作者:中国储能网新闻中心 来源:国家电网报 发布时间:2019-11-06 浏览:
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“伟大历程 辉煌成就——庆祝中华人民共和国成立70周年大型成就展”9月24日对公众开放以来,每天都有很多观众来到北京展览馆参观。观众沿着时光隧道,全方位回顾共和国走过的光辉历程。其中,清洁低碳的绿色能源项目——鲁能海西多能互补集成优化国家示范工程的展示沙盘,吸引了众多观众驻足观看。

作为世界上首个集风光热储调荷于一体的多能互补科技创新项目,海西多能互补示范工程填补了国内风光热储调荷的技术空白,有效解决了当前新能源大规模并网的技术难题,促进新能源规模化开发和利用,对我国清洁能源发展具有重要意义。

多能互补,破解新能源发展难题

从青海省格尔木市区驱车向东约25千米,一座白色高塔映入眼帘——这里便是海西多能互补示范工程所在地。在占地200多平方千米的戈壁滩,分布着70万片湛蓝的光伏板、200台90米高的风机和50个标准电池集装箱;188米高的吸热塔周围分布着4400块定日镜,在阳光的照射下熠熠生辉。

作为鲁能集团有限公司打造的智慧能源平台一号工程,今年9月建成的海西多能互补示范工程包括20万千瓦光伏、40万千瓦风电、5万千瓦光热及5万千瓦储能项目。

项目总工程师魏鹏介绍,示范工程选址青海,与这里独特的自然地理和气候条件密不可分。青海地区海拔高,太阳能资源丰富,年平均太阳总辐射量在7000兆焦/平方米,年均风速3米/秒以上,年风能可用时间3500~5000小时,是我国开发新能源项目条件最优的地区之一。目前,青海省电源装机2975万千瓦,其中新能源装机1391万千瓦,占比达46.7%,是省内第一大电源。

随着新能源的快速发展,消纳“三难、三不足”(外送难、调控难、消纳难,电压支撑不足、市场机制不足和参与共享不足)成为青海面临的一大难题。如何解决这一难题?专家认为,开展多能互补协调控制,加强输电通道和调峰能力建设,通过大电网实现全网统一调度和跨省跨区交易,是一个有效的途径。

2016年年底,国家电网有限公司组织开展多能互补协调控制技术等5项课题研究。2017年7月,鲁能集团布局青海,开始建设多能互补示范工程,应用课题研究成果,为实现新能源大规模开发利用展开探索。

海西多能互补示范工程发电厂厂长曾需要说,传统新能源项目多以利用风能、太阳能为主,受天气情况影响大,随机性强,难以提供连续稳定的电能输出。示范工程创造性地应用“多能互补集成优化”新模式,风电、光伏、光热三种能源形式深度融合,并通过储热储电系统加以调节,实现“1+1>2”的效果。

鲁能集团相关负责人介绍,海西多能互补示范工程以光伏、风电为主要开发电源,以光热储能系统、蓄电池储能电站为调节电源,多种电力组合,可有效弥补风电和光伏不稳定不可调的缺陷,解决用电高峰期和低谷期电力输出不平衡的问题。同时,工程设计可灵活组合的风光热储7种联合控制模式,构建“互联网+”智慧能源系统实现智能调控,支撑新能源发电就地消纳和远距离送出,提高新能源利用率。项目整体运行后,在外送通道能力下降40%时,新能源利用率仍可超过95%。

根据项目可研和已运行项目数据,海西多能互补示范工程年发电量预计约12.625亿千瓦时,每年可节约标准煤约40.15万吨。工程所发电量除部分就近消纳外,其余电量采取跨省交易的方式通过电网输送至山东、上海、浙江等中东部地区,为当地提供清洁电能。

工程中的5万千瓦储能系统是目前国内最大的电源侧集中式电化学储能电站。在今年青海“绿电15日”期间,该电站作为唯一一座参与共享储能市场化交易的电站,累计充电74.2万千瓦时,放电50.12万千瓦时,创造直接经济效益37.59万元。“共享储能参与市场化运营,推动了青海乃至全国新能源产业实现质量、效益、动力变革。”国网青海省电力公司调度控制中心主任方保民说。

“示范工程实现了风光热储的一体化控制,其建设经验和技术可为其他新能源项目提供借鉴。”魏鹏说,清洁能源资源丰富但存在消纳问题的地区,可以复制示范工程的建设成果,提升新能源利用率。

国家能源局西北能源监管局局长黄少中认为,海西多能互补示范工程配置先进,建设理念超前,具备可复制性、引领性、先进性、经济性、示范性,将推动新能源产业转型升级,促进新能源消纳。

奋力攻坚,高质量完成工程建设

158天日夜奋战建成光伏、风电项目,16个月建成光热项目,2年零2个月整体建成海西多能互补示范工程——工程建设者秉持着“努力超越、追求卓越”的企业精神,在摸索中攻克了一个又一个难题。

格尔木海拔近3000米,日照强烈,少雨大风,干旱缺氧,自然环境恶劣,增加了项目的施工难度。

冬天,格尔木的最低气温达零下30摄氏度。2018年冬季的一天,海西多能互补示范工程风电场副场长韩永彬像往常一样,爬上90米高的风机检修。他说:“人在风机上的体感温度会更低,风刮过来就像刀子一样割在脸上。”摘下手套,几秒钟后手就没了知觉,戴着手套又没法拧螺丝,但是检修工作必须按时完成。他想了个办法:把手放在胳肢窝里,焐一会儿拧两下,再焐一会儿再拧两下。韩永彬就这样坚持着,在风机上一干就是八九个小时:“这不算什么,最重要的是能保证风机正常发电。”

除了恶劣的自然条件,项目建设还面临着重大的技术考验。

吸热器作为光热项目的核心部件,需要固定在12根重约18吨的立柱组件上。每个立柱组件由钢结构组成,最大件重约4吨。“吸热器钢结构的安装精度需要控制到0.1毫米,对我们提出了非常高的要求。”海西多能互补示范工程项目建设部的董鹏飞说。

“第一段6个立柱组件,我们花了近一个月的时间去找正。找正工作反复进行了八遍才达到规范要求!”项目管理人员山永兆说,“我们每天反复测量立柱的标高、垂直度、开挡对角尺寸的60个点,再用液压装置一点一点地去微调。”最终,吸热器钢结构安装精度控制在0.1毫米内。

更为关键的是,建设多能互补示范工程是一个全新实践,没有成熟经验可供借鉴。

“国内外同类的光热项目多采用20多平方米的小镜面定日镜。我们经过反复研究对比,最终采用了138平方米的大镜面,是国内目前最大规格的镜面。与小镜面相比,定日镜数量减少了近80%,可以极大地减少故障,简化操作,降低后期运营、维护成本。”董鹏飞说,考虑到设备在戈壁滩上会受到风沙侵袭和干扰,定日系统还增加了防沙功能。

今年7月,中国科学院院士、工程热物理专家何雅玲在参观项目后认为,鲁能集团围绕“三型两网”建设目标,建设多能互补示范工程,解决当前阻碍新能源大规模并网的技术难题,促进新能源规模化开发和利用,推动能源消费摆脱化石能源,在新能源发展史上具有里程碑意义,对我国清洁能源发展有着至关重要的作用。

关键字:多能互补示范工程 储能电站

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