本網訊(王璐 馬冠樸 徐強) 走進寬敞明亮的調度大廳，寬幅監(jiān)測屏映入眼簾。屏上，信息急速流轉、數(shù)據實時閃爍。數(shù)據背后，電流在數(shù)公里之外的風光儲設備間涌動，精準配合著電網每隔3秒的調度指令。
推開調度大廳側窗向外望去，綠草鋪展，風光無限。
內蒙古烏蘭察布，國內首個電網友好的風光儲一體化電站在草原落成。在這里，儲能系統(tǒng)與智慧集控運維系統(tǒng)運行穩(wěn)定，多個科研項目正逐一落地，200萬千瓦新能源電站將全部并網。
如何打造一座新能源電站，克服“風光”資源間歇性、波動性缺陷，讓“源網”友好互動?記者來到三峽烏蘭察布新一代電網友好綠色電站(以下簡稱“綠色電站”)現(xiàn)場，一探究竟。
核查筆記、敲擊鍵盤、指令回復,一氣呵成。“85”后邢軼琛，已是一名從業(yè)多年的風電人。
2021年，邢軼琛從內蒙古化德風電場來到200公里以西的綠色電站，發(fā)現(xiàn)早已熟悉的監(jiān)測屏幕上，多了一組“電池”圖標。“這個圖標所代表的正是儲能設備，也是實現(xiàn)電網友好的‘利器’。”邢軼琛介紹。
風能與太陽能發(fā)電，一度被形象比作“看天吃飯”。天氣陰晴不定、風力時強時弱，而電力即發(fā)即用，對于需要穩(wěn)定的電網來說，風光電能并不“友好”。儲能技術應運而生，在用電低谷時將電力儲存起來，等到用電高峰再釋放，因此也被稱為保障電力供應穩(wěn)定的“充電寶”。目前，如何發(fā)揮儲能設備自主調節(jié)能力，加強電站與電網友好互動，尚處于探索期。
2021年末，三峽烏蘭察布新一代電網友好綠色電站示范項目首批機組成功并入內蒙古電網，成為國內首個儲能配置規(guī)模達到千兆瓦時的新能源場站。電站總建設規(guī)模200萬千瓦，分為170萬千瓦風電項目和30萬千瓦光伏項目，全部投產后，年平均發(fā)電量近60億千瓦時，可滿足近30萬戶家庭月用電量(按每戶居民月用電量200千瓦時計)。項目配套建設55萬千瓦×2小時儲能系統(tǒng)，可儲存110臺5兆瓦風機滿發(fā)2小時產生的能量，在陰天或無風時有效“查漏補缺”，為電網系統(tǒng)調峰調頻等提供輔助服務。
穿過廣袤草原上的成排風機與光伏板，記者一行來到儲能系統(tǒng)“陣列”之中?？v橫交錯的電纜與塔架之下，86個儲能電池倉成排規(guī)整分布。其外觀像集裝箱，內里則如“蜂巢”般精密——每艙設11個電池簇，每簇含26個電池組/包，內含28個磷酸鐵鋰電池芯。
進入約2米高的儲能倉，空調聲“嗡嗡”不停，保持室內恒溫。在所有的環(huán)境因素中，溫度對鋰離子電池的充放電性能影響最大。為此，工程師一改傳統(tǒng)表面測溫技術，將溫度傳感器布設在電芯上，實時監(jiān)測電池狀態(tài)，配合簇級全氟己酮+水噴淋等新技術，全面杜絕安全隱患。
“這些功能，大多是依托電站開展的‘首次應用’。其中每一個參數(shù)、每一個環(huán)節(jié)、每一個指標，我們都從零開始學習。”三峽能源內蒙古分公司現(xiàn)場管理工程師郭茂介紹。
遠在北京，三峽集團科學技術研究院(以下簡稱“三峽科研院”)聯(lián)合清華大學等團隊，正在加緊研發(fā)儲能二期STACOM儲能系統(tǒng)與三期數(shù)字儲能系統(tǒng)，有望提高大容量風電場并網安全性、穩(wěn)定性。“如果將儲能電池看做一個個‘軍團’，數(shù)字儲能系統(tǒng)不再以整體調配，而是實現(xiàn)每一簇‘單兵’調配。電池整體效能將不受個別短板影響。”三峽科研院水電工程研究中心研究員林恩德介紹。
記者來到調度大廳時，龐利民正“釘”在集控中心的調度工位上，核查數(shù)據、調整監(jiān)控，完成一項項調度與監(jiān)測實驗。
2021年11月，龐利民從北京四方繼保自動化股份有限公司來到四子王旗綠色電站。比起風機與光伏組件的“硬件”建設，一個相對“看不見、摸不著”，但重要性絲毫不減的任務等著他——電網基礎設施智能化改造和智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)搭建。
表面上看，電站只是多了一個儲能單元，但這也意味著工況有了“質”的改變。比如，當有“余電”時，儲能系統(tǒng)將優(yōu)先儲存風能還是太陽能?當用電量陡增，是選擇加大風機與光伏出力，還是釋放儲能系統(tǒng)中的電能?幾乎每分每秒，電站內部都在做著類似的“選擇題”。
既要對外滿足電網友好、又要對內滿足能源協(xié)同，這考驗著調度智慧。
為此，三峽科研院聯(lián)合華北電力大學、北京四方繼保自動化股份有限公司共同研發(fā)出“智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)”。它如同一個反應迅速、判斷精準的“指揮官”，通過人工智能等技術，將氣象與負荷數(shù)據“集入腦中”，精準調配風、光、儲單元，實現(xiàn)傳統(tǒng)風光電站無法完成的“電網友好”功能——頂峰供電、系統(tǒng)調峰、最大化消納、功率平滑、一次調頻。
以頂峰供電為例，在集中用電的高峰時段，如果天氣不佳，以往只能通過火電站“應發(fā)盡發(fā)、多發(fā)滿發(fā)”增加供給。而綠色電站則可以通過儲能系統(tǒng)實現(xiàn)向電網供電，為電力供需平衡增添了快穩(wěn)準的“可選項”。
如何啟動“可選項”?靠智慧聯(lián)合集控體統(tǒng)中的中心風光儲協(xié)調控制器和場站風光儲協(xié)調控制器實現(xiàn)。
“中心風光儲協(xié)調控制器相當于電站的‘大腦’，實現(xiàn)指令從調度主站至場站協(xié)調控制器的轉發(fā);場站風光儲協(xié)調控制器在接收指令后，通過優(yōu)化計算，分配至站內風光儲單元，指揮風機運轉啟停、儲能或釋放能量這些具體‘行動’。”綠色電站運維值長梁賀介紹。
目前，智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)已經落地風光儲場站協(xié)調控制器、風光儲場站群協(xié)調控制器、新能源匯集系統(tǒng)站域保護裝置等多套自主知識產權裝置，并成功申請了進入國家能源領域首臺(套)重大技術裝備目錄。
站在整個發(fā)電廠的視野來看，這些首臺(套)裝備整合預測預報、調度運行及智能控制等技術，組成了一個靈活、高效的“發(fā)電機體”，可有效降低電網調峰和容量支撐壓力。
“電站不但滿足了當?shù)仉娏π枨螅€打破了傳統(tǒng)風光電站的‘瓶頸’，通過系統(tǒng)調峰、最大化消納、功率平滑等功能實現(xiàn)，為電網友好打響了‘第一槍’。”三峽能源建設管理分公司北部建設管理部副主任張小龍說。
廣袤草原上，長風漸勁。無限“風光”化為平穩(wěn)澎湃的綠色電能，源源不斷向外輸出。風機與光伏板之下，牛羊漫步，一幅綠色科技與自然風光友好融合的畫卷正徐徐展開。
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