在這個國內(nèi)最大的源網(wǎng)友好型風電廠中，采用統(tǒng)一監(jiān)控平臺，將不同廠家、不同技術(shù)路線的風電機組組合成一個有機整體。
鑒于絕塵與安全需求，電站的儲電器處于“隔絕”的狀態(tài)下。
位于河北省張北縣的國家風光儲輸示范工程是世界上首個集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)和智能輸電于一體的示范工程，這不只是一個能發(fā)電的電站，更是要為未來新能源的發(fā)展應(yīng)用尋找方向的科研工程。
用國家風光儲示范電站風機專責朱斯的話說，就是示范引領(lǐng)新能源應(yīng)用、發(fā)展的“夢工廠”。
緣起
當歷史的時針走到二十一世紀的今天，中國人已經(jīng)解決了一個又一個發(fā)展難題，但新的問題也接踵而至。一個至關(guān)重要的難題則是，如何大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用清潔能源，還原碧水藍天？
目前，在我國甘肅、新疆、河北等風光條件較好的地區(qū)，風力光伏發(fā)電已經(jīng)取得了較大發(fā)展，但也遇到了不少問題。
據(jù)了解，目前影響新能源大規(guī)模并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸主要有3個：
一是調(diào)峰問題。由于風力忽大忽小，因此風力發(fā)電本身會波動較大，若要保證電力輸出的平穩(wěn)，就需要建設(shè)大量的備用容量和調(diào)峰電源；二是電力安全問題。風電和光電出力多變和瞬間沖擊，影響電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性及頻率穩(wěn)定性；三是電能質(zhì)量問題，風電和光電大規(guī)模并網(wǎng)常常會引起電壓水平降低，風機中的電子設(shè)備會帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。
解決不了這些問題，就談不上大規(guī)模應(yīng)用風電、光電。正是為了解決這些技術(shù)難題，解決以風電、光伏發(fā)電為代表的新能源大規(guī)模集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用這一世界級難題，國家風光儲輸示范工程應(yīng)運而生。
風光儲輸示范工程的核心，就是在智能電網(wǎng)技術(shù)框架下，通過產(chǎn)學研合作，有效解決風光儲最佳容量配比原則、中短期功率預測、風光儲優(yōu)化調(diào)度等核心技術(shù)，建立相關(guān)檢測平臺和技術(shù)標準體系，形成一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大科技成果，推動關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化進程，為我國、乃至世界樹立大規(guī)模新能源集中集成應(yīng)用、集中并網(wǎng)的典范。
2009年4月29日，以科技部、財政部、國家能源局、國家電網(wǎng)公司共同舉行的“國家金太陽示范工程協(xié)調(diào)會”為標志，國家風光儲輸示范工程正式拉開帷幕。
為什么是張北
從張家口驅(qū)車約兩個小時，就可以到達國家風光儲輸示范工程所在地河北省張北縣。
采訪當天，天空飄著蒙蒙細雨。不過，即使在煙雨蒙蒙中，由10多萬塊太陽能電池板組成的無邊無際的“藍色海洋”依然帶給記者巨大的震撼。更遠處，則是巨大風葉緩緩轉(zhuǎn)動的排排風機。示范工程的核心區(qū)，則是儲能電站，每個儲能電站車間中都擺放著一排排電池柜，里面整齊碼放著一個個黑閘子，這是由數(shù)量不等的電池組成的“模塊”。
這是一片新能源應(yīng)用與發(fā)展的試驗田。
張北縣國家風光儲示范電站工作人員告訴《中國產(chǎn)經(jīng)新聞》記者，示范工程落戶張北是經(jīng)過反復論證的。
這里年平均有效風速時間在6000小時以上。同時，這里的太陽能資源也極為豐富，年平均日照時間將近3000小時。近年來，以張北為代表的冀北地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)快速崛起，已經(jīng)成為國家批復的首批千萬千瓦級風電基地之一。
與此同時，該地區(qū)又面臨著其他風光發(fā)電大省共同的難題：由于當?shù)厝丝谏伲?jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，用電量有限，大量的風電和光伏發(fā)電必須通過高電壓、遠距離輸送至京津唐電網(wǎng)負荷中心消納。而風電和光伏發(fā)電因天氣變化等原因，出力忽大忽小，時有時無，在沒有足夠數(shù)量的其他電源匹配調(diào)峰的情況下，并網(wǎng)時往往會導致電網(wǎng)運行不穩(wěn)定。
“張北在破解電網(wǎng)接納大規(guī)模新能源技術(shù)難題上具有典型性和代表性。此外，張北距北京較近，交通便捷，生態(tài)良好，發(fā)展綠色能源得天獨厚。”朱斯介紹，經(jīng)詳細論證，工程最終落戶此地。
試驗田的初步收獲
2011年12月25日，示范工程建成投產(chǎn)。至2012年12月25日，累計輸出優(yōu)質(zhì)綠色電能超過3億千瓦時，參照國際通用模式，相當于減少燃燒919.29萬升汽油、50.3萬桶原油、11.31萬噸標準煤、1.22萬立方米天然氣所產(chǎn)生的二氧化碳。
不過，單純的發(fā)電、輸電并不是這個示范工程的意義所在。這個電站的意義在于探索出一條世界首創(chuàng)的風光儲輸聯(lián)合發(fā)電運行模式，即通過風、光、儲的七種組合發(fā)電方式，與平滑出力、跟蹤計劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷四種功能的結(jié)合，實現(xiàn)多組態(tài)、多功能、可調(diào)節(jié)、可調(diào)度的聯(lián)合發(fā)電運行方式。
記者了解到，在這個示范電站中，無論是風電廠、光伏電站還是儲能電站都在追求創(chuàng)新與突破。
在這個國內(nèi)最大的源網(wǎng)友好型風電廠中，突破了常規(guī)“風電場”的概念，采用統(tǒng)一監(jiān)控平臺，將不同廠家、不同技術(shù)路線的所有風電機組組合成一個有機整體，由“各自為政”的“地域方言”改說統(tǒng)一明了的“普通話”，跨入“風電廠”發(fā)展的新階段。有功、無功功率已實現(xiàn)在線動態(tài)可調(diào)，有功調(diào)整速度、響應(yīng)時間與常規(guī)水電機組相當，在全部具備低電壓穿越能力的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了國內(nèi)首次對2.5MW直驅(qū)式風電機組高電壓穿越性能測試。
這個國內(nèi)最大的功率調(diào)節(jié)型光伏電站，運用了自主研發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對 46個光伏單元、608個匯流箱下所有光伏組串電壓、電流的監(jiān)測，高效節(jié)能的非晶合金變壓器，減小空載損耗60%以上。500千瓦、630千瓦光伏逆變器已具有有功、無功實時控制能力，且具備夜間參與電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)和高低電壓穿越功能，已多次成功抵御局部瞬時故障擾動，為大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)起到示范引領(lǐng)作用。
而工程的最核心亮點，就是目前世界上規(guī)模最大的多類型化學儲能電站， 1522面電池柜、27.5萬塊電池、114萬個監(jiān)測點正在大規(guī)模儲能監(jiān)控系統(tǒng)的密切“監(jiān)視”下，實施快慢有序、吐“故”納“新”的統(tǒng)一行動。
據(jù)介紹，儲能電站在2012年先后共投入削峰填谷近40次，轉(zhuǎn)換輸出電能102.7萬千瓦時，全年累計參與平滑800小時，10分鐘聯(lián)合發(fā)電波動率均小于5%。在風光功率平滑、跟蹤調(diào)度計劃、削峰填谷等方面迅捷有效、作用突出。
工程大規(guī)模儲能監(jiān)控系統(tǒng)已初步實現(xiàn)了儲能電站系統(tǒng)集中接入、多類型電池系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制、各類電池儲能裝置單元的狀態(tài)監(jiān)測與實時響應(yīng)，并超前考慮，將未來液流、鈉硫儲能裝置的監(jiān)控也融入其中，使多類型、大規(guī)模的儲能裝置既可工作一致，又可以各顯其能，取長補短。工程還充分發(fā)揮儲能電站在科學研究、技術(shù)開發(fā)、比對、應(yīng)用試驗以及生產(chǎn)運行中的多重功能，為各種電池特性的比對提供平臺。從近階段工作實效來看，儲能整體設(shè)備運行狀況良好，各項數(shù)據(jù)指標收集、整理工作詳盡、完備，為實現(xiàn)高效的風、光、儲聯(lián)合出力，提供典型的“網(wǎng)源友好協(xié)調(diào)”示范奠定了堅實的工作基礎(chǔ)。
國家風光示范工程有效解決了單一的風力發(fā)電、光伏發(fā)電難預測、難控制、難調(diào)度的技術(shù)問題，將不穩(wěn)定的間歇性、波動性電能變換成接近常規(guī)火電的綠色電源，破解了大規(guī)模新能源并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸，率先解決了新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)難題，實現(xiàn)了新能源友好并網(wǎng)，提升了大規(guī)模新能源綜合利用水平。
在示范工程的控制中心，我們則直觀地看到了風光儲輸四位一體的操作系統(tǒng)。在顯示屏上，不同顏色的曲線清楚地顯示著風、光、儲、輸?shù)倪\行狀態(tài)，工作人員只需要及時控制調(diào)整便可。
“風小發(fā)出的電能不夠，太陽能就會頂上來，如果風太大，多出的電量再讓儲能吸收。”朱斯介紹說，工作人員會根據(jù)調(diào)度指令靈活調(diào)節(jié)，無論風力光照如何波動，從電站發(fā)出的電流，都會始終保持向電網(wǎng)平穩(wěn)送電。
未來藍圖
目前已經(jīng)投產(chǎn)運行的是國家風光儲輸示范工程的一期，運行一年多，已經(jīng)取得了階段性的成果，但距離預期目標還遠遠不夠。
朱斯介紹，按照風電40萬千瓦、光伏6萬千瓦、儲能5萬千瓦的二期建設(shè)規(guī)劃，將在實現(xiàn)“建設(shè)規(guī)模擴展”和“軟實力提升”上展開更具標準與典范的深層次戰(zhàn)略攻關(guān)。
按照國家電網(wǎng)公司相關(guān)部署要求，二期工程將在規(guī)模化、實效化、融合化的發(fā)展框架下，進一步深入發(fā)掘風光資源優(yōu)勢互補、集中打捆運行的特色模式，系統(tǒng)優(yōu)化儲能電池的運行控制，擴大電網(wǎng)友好型新能源電站的示范效應(yīng)，并加強大范圍風光互補發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)特性研究，深化科技引領(lǐng)效應(yīng)，積極探索風光儲輸與抽水蓄能聯(lián)合運行控制模式，切實發(fā)揮示范工程在提高電網(wǎng)接納大規(guī)模新能源方面的示范引領(lǐng)作用。
“這里是中國新能源發(fā)展應(yīng)用的"夢工廠"，我們要努力的就是讓中國的新能源之夢夢想成真。”朱斯信心滿滿。
