中國儲能網(wǎng)訊：5月7日12時04分32秒，位于阿壩州小金縣境內(nèi)的春廠壩變速抽水蓄能示范電站機組，經(jīng)全功率變流器與四川電網(wǎng)并網(wǎng)，電壓、轉(zhuǎn)速、功率控制穩(wěn)定，實現(xiàn)全工況最優(yōu)效率發(fā)電，標志著我國首臺變速抽水蓄能機組、國際首例梯級水光蓄互補聯(lián)合電站并網(wǎng)運行。
5月13日17時39分35秒，該機組變速抽水成功，至此全面實現(xiàn)定速發(fā)電，變速發(fā)電以及變速抽水，全功率抽蓄機組取得圓滿成功。
小金川流域梯級水光蓄互補聯(lián)合電站，是國網(wǎng)四川省電力公司牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點專項“分布式光伏與梯級小水電互補聯(lián)合發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項目示范工程，春廠壩變速抽水蓄能示范電站是示范工程重要組成部分之一。
作為項目的具體實施單位，國網(wǎng)四川電科院從2017年開始項目策劃，與四川大學、清華大學、中國水科院、國電南瑞15家單位聯(lián)合組成的項目團隊一道攻克了梯級水光蓄互補電站容量優(yōu)化配置及接入、聯(lián)合運行控制與智能調(diào)度、變速抽水蓄能機組研制與應(yīng)用等世界性難題。
國網(wǎng)四川電科院副院長 項目技術(shù)負責人 丁理杰：變速抽水蓄能技術(shù)是抽水蓄能發(fā)展的重要方向，國內(nèi)尚無應(yīng)用案例。相對于傳統(tǒng)定速抽水蓄能，具有運行效率高、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)范圍寬、無功支撐強、抽水功率可調(diào)等優(yōu)點，非常適合與新能源進行互補聯(lián)合發(fā)電，特別是補償新能源快速功率波動。
突破封鎖掌握核心技術(shù)
實現(xiàn)不同工況下勵磁、調(diào)速和變流器的協(xié)同控制是變速抽水蓄能的核心和大腦。
面對國際技術(shù)封鎖、國內(nèi)無案例可依的現(xiàn)實，國網(wǎng)四川電科院研究團隊從2019年開始，歷經(jīng)4年、20余次的專題研討和不斷仿真驗證，大膽提出了快速變轉(zhuǎn)速控制與快速變功率控制相結(jié)合的多階段協(xié)調(diào)控制策略，在機組啟停和負荷慢速調(diào)節(jié)過程中采用快速變轉(zhuǎn)速控制模式，此時機組具有出色的最優(yōu)轉(zhuǎn)速跟蹤性能，避免功率反調(diào)，能確保機組安全高效穩(wěn)定運行；在補償新能源突變等場景需要機組具備大幅度、快速功率支援能力時，短時切換至快速變功率模式。通過兩種模式的協(xié)調(diào)配合，可在最大程度上使機組兼顧最優(yōu)效率運行并具備毫秒級快速功率調(diào)節(jié)能力。
在變速抽水機組協(xié)同控制領(lǐng)域，國網(wǎng)四川電科院已先后申請發(fā)明專利6項，并且已經(jīng)實際應(yīng)用在春廠壩變速抽水蓄能電站。
對于國內(nèi)首臺全功率變速抽水蓄能機組，在缺乏工程實踐經(jīng)驗、規(guī)程規(guī)范的情況下，繼電保護系統(tǒng)如何配置、定值如何整定、調(diào)試如何開展都變成了非常棘手的難題。
國網(wǎng)四川電科院繼電保護技術(shù)團隊負責人：變速抽水蓄能機組保護定值整定的最大難點在于定值需適應(yīng)發(fā)電、抽水、旁路、變速等多個工況下的機組運行狀態(tài)。
團隊從零開始、勇挑重擔、不懼困難，深度參與保護裝置的原型和設(shè)計，確定了全功率抽蓄機組保護的25個功能配置。充分借鑒動模實驗、機電暫態(tài)仿真的結(jié)果，并多次與調(diào)試機構(gòu)和調(diào)度部門討論定值合理性，經(jīng)過10余次修改完善，最終完成了200余項保護定值的整定，為機組啟動運行打下了堅實基礎(chǔ)。
建設(shè)國際示范樣板
根據(jù)國網(wǎng)四川電科院技術(shù)團隊長期對示范區(qū)光伏出力進行統(tǒng)計，光伏出力波動可分為短時快速波動和慢速波動，快速波動一般為秒級，波動幅度在10%左右；慢速波動一般在分鐘級及以上。常規(guī)梯級水電通過調(diào)速系統(tǒng)響應(yīng)功率調(diào)節(jié)需求，一般為幾十秒，無法實現(xiàn)與光伏秒級快速功率波動互補。
為實現(xiàn)梯級水電和光伏在多時間尺度的友好互補，經(jīng)過多方多次考察調(diào)研，項目團隊提出利用梯級水電天然的上下庫和水工系統(tǒng)，對春廠壩水電站進行擴建，建設(shè)國內(nèi)首座全功率變速抽水蓄能示范電站，利用變速抽水蓄能機組快速響應(yīng)能力和寬調(diào)節(jié)范圍等優(yōu)點補償光伏秒級快速功率波動。
春廠壩變速抽水蓄能示范電站建成后，與木破、贊拉、猛固橋三座梯級水電和美興光伏共同構(gòu)成小金川流域梯級水光蓄互補聯(lián)合電站。
項目團隊通過研制梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調(diào)度系統(tǒng)，在光伏預(yù)測技術(shù)方面，解決了光伏精細化預(yù)測技術(shù)難題；在聯(lián)合運行與智能調(diào)度技術(shù)方面，解決了多目標多場景下梯級水光蓄互補電站的實時調(diào)節(jié)與優(yōu)化控制難題。
2021年7月梯級水光蓄聯(lián)合運行與智能調(diào)度系統(tǒng)投入運行進行開環(huán)測試，2022年2月起進入閉環(huán)試運行，經(jīng)過3個月試運行試驗，互補系統(tǒng)送出聯(lián)絡(luò)線最大功率波動小于8%/分，互補系統(tǒng)功率實時調(diào)節(jié)精度偏差小于3%。
春廠壩變速抽水蓄能示范電站接入后，將形成完成的梯級水光互補聯(lián)合電站，得益于變速抽水蓄能快速的調(diào)節(jié)能力，互補電站調(diào)節(jié)性能將進一步提升。
