據(jù)國(guó)際能源署近期發(fā)布的一份報(bào)告指出，要實(shí)現(xiàn)所有國(guó)家氣候目標(biāo)并且保證能源安全的情況下，到2040年，全球需增加或更換8000萬(wàn)公里的電網(wǎng)，并在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和監(jiān)管方式方面做出重大改變。
由此可見(jiàn)，隨著全球可再生能源并網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，電網(wǎng)支撐能力的提升越來(lái)越重要。不過(guò)除了更換電網(wǎng)，還可以換個(gè)角度來(lái)思考解決方案，微網(wǎng)就是其中之一。目前來(lái)看，微網(wǎng)應(yīng)用范圍以園區(qū)、海島等等面積較小的區(qū)域?yàn)橹鳌Ｈ绻O(shè)想一下，要在漫無(wú)邊際的沙漠中，劃出2.8萬(wàn)平方公里建設(shè)一座新城，有一百萬(wàn)人來(lái)往與生活，沒(méi)有大電網(wǎng)接入，只靠光伏發(fā)電供電，那么你對(duì)它的供電方式和供電設(shè)施會(huì)有怎樣的想象?
人們首先會(huì)想到的就是：沒(méi)有電網(wǎng)支持，何談供電穩(wěn)定?
但是現(xiàn)在真的有這么一個(gè)場(chǎng)景，而且真的有這樣一個(gè)企業(yè)，已經(jīng)將這一難題通過(guò)前所未有的技術(shù)方案解決了。
這一項(xiàng)目就是沙特的“紅海新城”項(xiàng)目。該項(xiàng)目位于沙特西部，是沙特“2030愿景”中的重點(diǎn)工程，城建最大亮點(diǎn)就是電力供應(yīng)全部來(lái)自新能源。
作為全球首個(gè)GW級(jí)100%新能源供電的獨(dú)立微網(wǎng)項(xiàng)目，沙特紅海400MW光伏和1.3GWh微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)全部采用華為智能光儲(chǔ)解決方案。
華為數(shù)字能源推出的黑科技視頻欄目《比特與瓦特》最新一期介紹了這一在沙漠里拔地而起的GWh級(jí)別的“新能源微網(wǎng)”，并詳細(xì)介紹了微網(wǎng)建設(shè)成功的獨(dú)門(mén)技術(shù)利器——虛擬同步機(jī)技術(shù)。
嶄新欄目 嶄新輸出
比特(BIT)和瓦特(WATT)在節(jié)目中被“二次元化”，以兩個(gè)機(jī)械小人兒出現(xiàn)，他們分別代表了數(shù)字技術(shù)和能源技術(shù)。
在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，華為是“遙遙領(lǐng)先”的佼佼者，在進(jìn)入能源業(yè)務(wù)之后，就以其深厚的“BIT+WATT”技術(shù)優(yōu)勢(shì)在多個(gè)項(xiàng)目和領(lǐng)域取得了佳績(jī)。近期，華為數(shù)字能源推出了《比特與瓦特》視頻欄目，華為ICT、電力電子等領(lǐng)域的科學(xué)家們，憑借他們對(duì)技術(shù)的理解和洞察，在節(jié)目中帶來(lái)了專業(yè)且深入的科學(xué)觀點(diǎn)，幫助大眾了解數(shù)字能源黑科技的真實(shí)用途。
不僅如此，華為數(shù)字能源實(shí)踐豐富，在《比特與瓦特》中，華為科學(xué)家們將華為在“前沿陣地”踩過(guò)的坑、積累的直接經(jīng)驗(yàn)，都開(kāi)誠(chéng)布公，以幫助更多企業(yè)準(zhǔn)確把握能源與數(shù)字領(lǐng)域變化與趨勢(shì)，讓從業(yè)者和普通觀眾從更具體的案例和現(xiàn)實(shí)中，找到自己與變化的聯(lián)系。
當(dāng)然不能光談踩過(guò)的“坑”，時(shí)不時(shí)也必須“凡爾賽”。本期節(jié)目中，華為就請(qǐng)高級(jí)專家佘宏武博士重點(diǎn)介紹了在沙特紅海項(xiàng)目中的技術(shù)利器：虛擬同步機(jī)技術(shù)。
恢宏工程背后的能源新模式
佘宏武博士首先介紹了紅海新城“100%光儲(chǔ)供能”的基本含義：白天100%使用光伏發(fā)電，同時(shí)為儲(chǔ)能設(shè)備充電，晚上完全使用儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電，來(lái)進(jìn)行供電。
因?yàn)橥耆珱](méi)有沙特的大電網(wǎng)接入，相當(dāng)于從0到1建立了一個(gè)非常完整的電網(wǎng)，且其儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)到1.3GWh，這不僅在沙特是首創(chuàng)項(xiàng)目，同時(shí)也是全球首創(chuàng)，在一定程度它也代表了未來(lái)人類社會(huì)全新的發(fā)-儲(chǔ)-用電模式。
由于涵蓋多項(xiàng)跨領(lǐng)域技術(shù)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)等在國(guó)際上尚屬空白，華為憑借長(zhǎng)期以來(lái)大量的研發(fā)投入，對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能等技術(shù)進(jìn)行專項(xiàng)攻堅(jiān)并取得豐碩成果，并充分應(yīng)用在這一項(xiàng)目中。
除了技術(shù)具有極強(qiáng)的開(kāi)創(chuàng)意義，另外沙特的地貌也給技術(shù)研發(fā)增加了難題。中東紅海地區(qū)夏季最高溫度超過(guò)50℃，項(xiàng)目地距離海邊最近僅100米。在高溫、高濕、高鹽霧、風(fēng)沙的環(huán)境下，如何保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的可用容量、運(yùn)行壽命、運(yùn)輸、施工、運(yùn)維等也是挑戰(zhàn)之一。華為智能組串式儲(chǔ)能設(shè)備均達(dá)到IP55防護(hù)能力和C5級(jí)防腐，分布式溫控設(shè)計(jì)可以確保在高溫場(chǎng)景下穩(wěn)定運(yùn)行。
難題：大電網(wǎng)消失
紅海日照充足，光伏發(fā)電毫無(wú)壓力，但是如何讓電力穩(wěn)定供應(yīng)卻是項(xiàng)目參與者所面臨的巨大難關(guān)。
日常供電系統(tǒng)中與居民關(guān)聯(lián)最緊密的就是電壓和頻率。如果電壓不穩(wěn)，變化范圍過(guò)大，不僅會(huì)給電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)造成一定影響，還會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞家庭電器和線路，更嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)火災(zāi)、威脅人身安全。頻率不穩(wěn)定，同樣也會(huì)損壞電器設(shè)備，甚至造成停電，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)電壓和頻率的穩(wěn)定，并不是特別大的難事，因?yàn)殡娋W(wǎng)系統(tǒng)采用的是同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)調(diào)速器來(lái)控制電網(wǎng)的頻率，并通過(guò)勵(lì)磁器來(lái)控制電壓，從而為用戶提供穩(wěn)定的供電。
目前并網(wǎng)型(Grid-Following)儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)有很多發(fā)電項(xiàng)目和供電系統(tǒng)中采用，不過(guò)這些儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定性是起輔助作用，因?yàn)榇箅娋W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行主要是靠同步發(fā)電機(jī)組支持。儲(chǔ)能系統(tǒng)基于儲(chǔ)能變流器來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池與電網(wǎng)之間的充電與放電，每一個(gè)儲(chǔ)能變流器都跟隨大電網(wǎng)的頻率與電壓，只需要控制自身輸出的電流，即可完成提升電網(wǎng)穩(wěn)定性的輔助功能。
但是在紅海項(xiàng)目中，儲(chǔ)能系統(tǒng)沒(méi)有固定的頻率和電壓可以跟隨，大電網(wǎng)被徹底抽掉了。柴油發(fā)電機(jī)僅緊急備用，這意味著儲(chǔ)能系統(tǒng)成為電網(wǎng)穩(wěn)定性任務(wù)的承擔(dān)者，必須能夠在各種穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)故障工況下保持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
穩(wěn)了!電壓與頻率!
華為天生為研發(fā)而來(lái)。面對(duì)這一難度系數(shù)極高的難題，華為開(kāi)創(chuàng)性地研發(fā)了虛擬同步機(jī)(VSG，Virtual Synchronous Generator)技術(shù)，讓每臺(tái)儲(chǔ)能變流器(PCS)模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行模式，采用虛擬調(diào)速器控制電網(wǎng)的頻率，并用虛擬勵(lì)磁器控制電網(wǎng)的電壓。
一千多臺(tái)!就在離紅海岸邊不太遠(yuǎn)的地方，月白色的儲(chǔ)能系統(tǒng)方正而立，組成氣勢(shì)恢宏的方陣，正是其中的儲(chǔ)能變流器支撐了紅海微網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
建立穩(wěn)定電網(wǎng)的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)100%新能源微網(wǎng)下離網(wǎng)連續(xù)故障穿越并支持GW級(jí)整網(wǎng)黑啟動(dòng)，使能分鐘級(jí)電力恢復(fù)，有效避免停電損失。同時(shí)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變壓器突投需求頻繁、電機(jī)等沖擊性負(fù)荷啟停產(chǎn)生沖擊電流，可能造成電網(wǎng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)先進(jìn)的構(gòu)網(wǎng)型(Grid-Forming)儲(chǔ)能算法，在不超配PCS前提下，支持100%儲(chǔ)能額定容量變壓器的投切，保障整網(wǎng)穩(wěn)定供電。
當(dāng)然，這不僅僅是理論效果，而是已經(jīng)在紅海項(xiàng)目中被證明了的效果。為了達(dá)到實(shí)踐中不出偏差，華為建設(shè)了全球最大的8.8兆瓦光儲(chǔ)并離網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)全數(shù)字仿真、半實(shí)物仿真，以及8.8兆瓦樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室三個(gè)階段的嚴(yán)格測(cè)試，在產(chǎn)品發(fā)貨前充分驗(yàn)證，同時(shí)專家團(tuán)隊(duì)對(duì)常駐沙特紅?，F(xiàn)場(chǎng)，第一時(shí)間解決現(xiàn)場(chǎng)遇到的各種疑難雜癥。
就在11月3日SNEC儲(chǔ)能展上，華為參與的沙特紅海1.3GWh全球最大微網(wǎng)光儲(chǔ)項(xiàng)目，榮獲“儲(chǔ)能技術(shù)卓越獎(jiǎng)”，這一獎(jiǎng)項(xiàng)中也包含了對(duì)于富有開(kāi)創(chuàng)意義的虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的嘉許。
狄德羅效應(yīng)說(shuō)：當(dāng)一個(gè)人擁有了一件新物品后，會(huì)想要更多的物品來(lái)與之匹配。當(dāng)人們將“微網(wǎng)”規(guī)模做得越來(lái)越大的時(shí)候，必須有更相宜、更穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，華為，為人類實(shí)現(xiàn)了這一夢(mèng)想。
評(píng)論