能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。7月28日召開的中共中央政治局會議指出，提升能源資源供應(yīng)保障能力，加大力度規(guī)劃建設(shè)新能源供給消納體系。
以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系要怎么建?如何實現(xiàn)供給端的多能互補?新能源出力有間歇性、波動性、隨機性等問題，如何解決“看天吃飯”難題?如何防止棄風(fēng)、棄光，有效提升新能源消納和存儲能力?記者以甘肅的實踐為樣本進(jìn)行了深度調(diào)研。
——編 者
8月的河西走廊，陽光熾烈，西風(fēng)漫卷。
記者從甘肅蘭州出發(fā)，沿著連霍高速、武金高速駛向西北，成片的光伏板、高聳的風(fēng)機目不暇接。
作為新能源開發(fā)大省，甘肅的風(fēng)能技術(shù)開發(fā)量為5.6億千瓦，位居全國第四;光伏發(fā)電技術(shù)開發(fā)量為95億千瓦，排名全國第五。優(yōu)越的資源稟賦之下，如何有序開發(fā)利用、建設(shè)新能源供給消納體系?記者沿著甘肅境內(nèi)的祁韶特高壓輸電線路一路走訪，尋找答案。
新能源從哪兒來?
追光捕風(fēng)，多能互補
盛夏午后，烈日當(dāng)空。位于巴丹吉林沙漠南緣的金昌市東大灘，像個燃燒正旺的火爐，烤得人皮膚生疼。
抬眼望去，數(shù)不清的光伏板在陽光照耀下更顯蔚藍(lán)，仿佛鑲嵌在白茫茫戈壁灘上的一片湖泊。這里，是金昌振新光伏發(fā)電有限公司東大灘100兆瓦光伏電站。
“這些可不是普通的光伏板，是會轉(zhuǎn)的。”電站生產(chǎn)管理工程師王成虎如數(shù)家珍，“有了它們，發(fā)電量能比同規(guī)模固定式電站提高近25%。”
記者饒有興致地上前觀察，王成虎繼續(xù)介紹：“光伏板通過兩塊感光板實現(xiàn)東西向的對日跟蹤，自動識別太陽照射角度，然后隨之旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電效率最大化。”
蹲下細(xì)看，在光伏板下還有成片的駱駝刺。“光伏板遮擋了部分陽光，這也帶來了意外之喜——電站區(qū)域的植被較周邊戈壁灘多出10%。”王成虎說，更顯著的是經(jīng)濟效益——這座電站產(chǎn)生的綠電全部上網(wǎng)，去年發(fā)電量創(chuàng)歷史新高，達(dá)1.8億千瓦時。
“太陽落山了豈不是沒法發(fā)電了?”從光伏電站出來，記者問。
“別著急，明天要去的光熱電站正好能解答你的疑惑。”同行的國網(wǎng)甘肅省電力公司工作人員唐新山說。
第二天一早，從金昌出發(fā)，驅(qū)車800多公里，還沒進(jìn)入敦煌光電產(chǎn)業(yè)園，遠(yuǎn)遠(yuǎn)就看到一座巍峨挺立的吸熱塔。
走進(jìn)場區(qū)，宛若置身科幻世界：以這座260米高的吸熱塔為圓心，1.2萬塊定日鏡逐層散開，像向日葵上按層排列的一粒粒種子，其中最遠(yuǎn)的一層距離塔心1.5公里。
“這些定日鏡，每塊面積為100多平方米。”首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站總經(jīng)理劉福國說，“塔上的兩個儲鹽罐里有3萬噸熔鹽，可儲熱11小時，連續(xù)24小時發(fā)電。我們這座電站與一般光伏電站最大的區(qū)別，就是通過熔鹽儲存熱能，實現(xiàn)晝夜均能發(fā)電。發(fā)的電不僅可以直接上網(wǎng)，還可以儲備下來參與調(diào)峰調(diào)頻。”
作為亞洲第一座熔鹽塔式光熱電站，自2018年底并網(wǎng)以來，電站2021年發(fā)電量突破2億千瓦時，今年預(yù)計達(dá)2.2億至2.4億千瓦時。
離開光熱電站時，西風(fēng)漸起。自電站東行280多公里，便來到玉門市玉門鎮(zhèn)三十里井子。雖然已近20時，這里的太陽仍未落山。
夕陽下，155臺風(fēng)機環(huán)抱之中，甘肅龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司玉門風(fēng)電場的控制室里，副場長任樂文正目不轉(zhuǎn)睛地盯著電腦上的主接線圖，監(jiān)測風(fēng)機轉(zhuǎn)速、功率，以及風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù)。
“截至去年底，公司總裝機容量為172.78萬千瓦。”任樂文說，電場去年發(fā)電量達(dá)2.2億千瓦時，達(dá)歷史最高水平。
像這樣的電站、電場，甘肅還有不少。追光捕風(fēng)，多能互補，一路走一路看，當(dāng)?shù)氐男履茉垂┙o結(jié)構(gòu)愈發(fā)清晰。
截至今年6月底，甘肅新能源裝機容量達(dá)3200萬千瓦。“1至6月，新能源發(fā)電量達(dá)到260億千瓦時，同比增長16.8%。”國網(wǎng)甘肅省電力公司發(fā)展事業(yè)部副總經(jīng)理付兵彬告訴記者。
光照少風(fēng)力小時，新能源出力受限怎么辦?
增加火電水電出力，調(diào)用儲能，多元調(diào)峰保障大電網(wǎng)運行
“超短期預(yù)測顯示，風(fēng)速將上升至每秒10米，現(xiàn)場實測風(fēng)速怎么樣?”
“每秒只有2米左右，達(dá)不到風(fēng)機啟動條件。”
去年3月23日傍晚，國網(wǎng)甘肅省電力公司調(diào)度中心迎來一場“遭遇戰(zhàn)”：17時開始，甘肅風(fēng)電出力偏離超短期預(yù)測，開始下降;河西地區(qū)各風(fēng)電場站預(yù)測總出力579萬千瓦，實際僅有52萬千瓦。發(fā)電銳減，不僅無法滿足省內(nèi)晚高峰用電，還將減少祁韶特高壓線路送電量。
調(diào)度員隨即聯(lián)絡(luò)劉家峽水電廠、金昌電廠等省內(nèi)水電站機組、火電廠加大出力。
17時20分，通過雙邊交易，購入陜西、寧夏、青海三地電力共230萬千瓦。
17時30分，國網(wǎng)甘肅省電力公司調(diào)度中心申請國網(wǎng)西北分部調(diào)度控制中心調(diào)減直流外送100萬千瓦，國家電力調(diào)度控制中心協(xié)調(diào)國網(wǎng)華中分部調(diào)度控制中心和國網(wǎng)湖南省電力公司調(diào)度中心，同時爭取華中其他省份的電力支援。
20時，甘肅水火電出力已加至最大。
“在各方全力支援下，甘肅電網(wǎng)順利度過晚高峰。”國網(wǎng)甘肅省電力公司調(diào)度中心副主任楊春祥說，“調(diào)度中心是電網(wǎng)的神經(jīng)中樞，調(diào)度員必須對電廠的特性、結(jié)構(gòu)非常清楚，才能及時調(diào)整應(yīng)對。”
新能源出力有間歇性、波動性、隨機性等問題，如何解決“看天吃飯”難題?
從實踐來看，在新能源出力波動時，調(diào)度員會進(jìn)行多元調(diào)峰，采取調(diào)整水火電機組出力、調(diào)用儲能等措施，保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
火電機組，是電網(wǎng)的主要支撐電源，具有穩(wěn)定性好、調(diào)節(jié)性強等特點。光照強、風(fēng)力大時，火電機組少發(fā)電，讓光伏、風(fēng)電電站多發(fā)電，提高新能源利用率;反之，火電機組多發(fā)電，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定。
甘肅省首個百萬千瓦級火電項目——位于酒泉市瓜州縣的常樂電廠1、2號機組，是祁韶特高壓線路輸電工程的唯一配套調(diào)峰電源，也是我國西北地區(qū)總裝機容量最大、設(shè)備技術(shù)最先進(jìn)的火力發(fā)電機組。
“2021年，祁韶特高壓線路送華中地區(qū)電量為266.68億千瓦時，其中常樂電廠發(fā)電量107億千瓦時，配套送出新能源69.54億千瓦時，均創(chuàng)歷史新高。”常樂電廠總經(jīng)理馬軍說，“目前，3、4號機組主體框架工程已經(jīng)完工，預(yù)計明年底投運。4臺機組全部建成后，每年可外送河西地區(qū)400億千瓦時電能，其中新能源將達(dá)160億千瓦時。”
另一邊，我國自行勘測設(shè)計、制造安裝、調(diào)試管理的第一座百萬千瓦級大型水電站——位于臨夏回族自治州永靖縣的劉家峽水電廠在調(diào)峰上也出力不少。“近年來，我們不斷優(yōu)化機組運行方式和檢修策略，大力開展老舊設(shè)備改造和技術(shù)升級，發(fā)揮水電機組調(diào)節(jié)靈活的特點，深度參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻。”國網(wǎng)甘肅劉家峽水電廠廠長付廷勤說，電廠2021年精準(zhǔn)完成開、停機操作4515次，同比增加2000多次。
多元調(diào)峰，建設(shè)多種類儲能項目也是近年來的趨勢之一。
在瓜州縣雙塔光伏園區(qū)，99臺集裝箱依次排列，仿佛一個小型碼頭。“每臺集裝箱，都是一個大號的‘充電寶’。箱內(nèi)總計安裝了6.5萬塊磷酸鐵鋰電池，最大儲能容量達(dá)240兆瓦時。”中能布隆吉儲能電站站長楊學(xué)虎說，項目2018年底開建時，是全國規(guī)模最大的電網(wǎng)側(cè)儲能項目，去年上網(wǎng)電量約6000萬千瓦時。“儲能電站，既可作為獨立電站參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，也可幫助新能源發(fā)電企業(yè)代為儲能，還可以作為用戶側(cè)的備用電源。”
據(jù)介紹，新能源發(fā)電企業(yè)電量富余并且無法上網(wǎng)時，可以在儲能電站存儲;新能源出力下降時，儲能電站“放電”上網(wǎng)。用電池儲能，功率和能量可根據(jù)需求靈活配置，而且響應(yīng)速度快，不受地理等條件限制。“我們已與6家新能源企業(yè)簽訂充放電協(xié)議，從去年1月至今年6月底，增發(fā)新能源電量8918萬千瓦時。”楊學(xué)虎說。
光照多風(fēng)力大時，新能源無法就地消納怎么辦?
建設(shè)特高壓外送通道，完善綠電交易機制
“電站2013年并網(wǎng)，沒想到第二年限電率就接近50%。之后3年里，限電率一直在35%上下。”盡管已是好幾年前，任樂文說起來還是忍不住心疼。
據(jù)了解，2016年，甘肅新能源利用率不如人意，一度成為全國棄風(fēng)棄光最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，曾被國家能源局列入風(fēng)電開發(fā)建設(shè)紅色預(yù)警區(qū)域。“原因是多方面的，省內(nèi)無法就地消納，想外送，但新能源裝機速度遠(yuǎn)快于外送通道建設(shè)速度，調(diào)峰能力也沒跟上。”一位業(yè)內(nèi)人士告訴記者。
找準(zhǔn)了“病根”，當(dāng)?shù)?ldquo;對癥下藥”。2017年4月，《甘肅省新能源消納實施方案》出臺，提出建立新能源優(yōu)先發(fā)電調(diào)度機制，盡可能為新能源發(fā)電預(yù)留空間;同時擴大新能源直購電交易規(guī)模，促進(jìn)新能源多發(fā)滿發(fā)。
在所有措施當(dāng)中，增加外送是治本之策。如今落地情況如何?
從祁韶特高壓線路起點出發(fā)，至武威市古浪縣黃花灘鎮(zhèn)515公里的線路，是甘肅送變電公司酒泉輸電運檢中心主任范祥智團隊的管護范圍。設(shè)定航線、輸入坐標(biāo)，一架無人機從酒泉輸電運檢中心的自動機場騰空而起，向著祁韶特高壓線路392號塔飛去。短短幾分鐘，無人機就從電塔的“四面八方”采集了30多張照片。
“除了這樣的自動化巡檢，我們還會現(xiàn)場巡檢，全力保障祁韶特高壓線路安全穩(wěn)定。”范祥智說。
2017年6月，我國首條大規(guī)模輸送新能源的特高壓工程祁韶特高壓線路建成投運后穩(wěn)定運行，極大緩解了當(dāng)?shù)氐南{難題。
“最近兩年，發(fā)的電已經(jīng)全部上網(wǎng)了。去年，我們的發(fā)電量是2014年的兩倍!”任樂文明顯地感覺到了變化，“新能源利用率上來了，我上班的心情都更好了。”
甘肅電力交易中心的數(shù)據(jù)印證了任樂文的感受——
2016年，甘肅外送電總量為156.02億千瓦時，其中新能源66.23億千瓦時;2021年，全省外送電總量為517.55億千瓦時，其中新能源174.53億千瓦時。5年來，通過祁韶特高壓線路，甘肅累計外送電量883.96億千瓦時，其中新能源達(dá)291.38億千瓦時。目前，除了祁韶特高壓線路，甘肅省還在積極推動建設(shè)“隴電入魯”“隴電入浙”等工程，進(jìn)一步提升跨區(qū)跨省輸電能力。
穩(wěn)定運行的特高壓是外送新能源電力的物質(zhì)保障，與此同時，健全的綠電交易機制、功能完備的市場體系也不可或缺。
近年來，甘肅全力推進(jìn)電力市場建設(shè)。作為全國首批電力現(xiàn)貨市場試點建設(shè)省份，甘肅率先實現(xiàn)“雙邊”電力現(xiàn)貨市場不間斷運行。2021年，市場化交易電量達(dá)680億千瓦時、同比增長14.4%，占比達(dá)62.5%。
“我們大力開拓省外市場，以火電與新能源打捆模式提高甘肅電力的競爭優(yōu)勢。”甘肅電力交易中心交易部主任李娟說。截至目前，甘肅電力已經(jīng)送達(dá)21個省份，累計外送電量超過2100億千瓦時。
除了增加外送，到2021年底，當(dāng)?shù)乩塾嬒{新能源電量超過1900億千瓦時，利用率由2016年的60.3%提升至2021年的96.8%，增幅位居全國前列。
根據(jù)《甘肅省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》，到2025年，甘肅風(fēng)光新能源總裝機規(guī)模將達(dá)到8122萬千瓦。對此，不少受訪人士表示，應(yīng)持續(xù)統(tǒng)籌推進(jìn)清潔能源、調(diào)峰電源、外送通道等重點項目建設(shè)，構(gòu)建安全高效的新能源供給消納體系，促進(jìn)新能源高質(zhì)量開發(fā)利用，提升供應(yīng)保障能力。
“這么好的風(fēng)光資源，就得用好了!”漫天晚霞映襯之下，155臺風(fēng)機迎風(fēng)矗立，勻速轉(zhuǎn)動。望著這幅壯闊而美麗的畫面，任樂文信心滿滿。(記者 付 文)
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