湖北廣水，風(fēng)力發(fā)電機(jī)矗立在山坡上。
湖北廣水，連片的光伏面板。
以上圖片均為夏一菲攝（影像中國(guó)）
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風(fēng)、光等新能源發(fā)電易受自然環(huán)境影響產(chǎn)生波動(dòng)，要想維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術(shù)創(chuàng)新。湖北廣水探索建立新能源新型電力系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)發(fā)電到用電的一體化管理，讓20多萬(wàn)居民用上了持續(xù)穩(wěn)定的綠電，有效促進(jìn)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和新能源消納。
迎著春日的晨光，走進(jìn)湖北隨州廣水市十里街道寶林寺村，滿(mǎn)是光伏板的向陽(yáng)山坡，像一面巨大的鏡子，在陽(yáng)光下熠熠生輝。
“這里十幾個(gè)山頭的光伏板，光照好的時(shí)候，每天可發(fā)電近20萬(wàn)千瓦時(shí)。”廣水市寶林風(fēng)光一體發(fā)電站工作人員騰洪波說(shuō)，它們與20公里外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的綠電，將傳輸?shù)綄毩诛L(fēng)光一體發(fā)電站，再送入主電網(wǎng)。
寶林風(fēng)光一體發(fā)電站位于廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程示范區(qū)域（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“示范區(qū)”），是當(dāng)?shù)匦滦碗娏ο到y(tǒng)的重要組成部分。
“新型電力系統(tǒng)工程以新能源供電為主體，每天可穩(wěn)定為20多萬(wàn)人提供綠電，覆蓋廣水市主要商業(yè)、工業(yè)用戶(hù)和居民。”國(guó)網(wǎng)隨州供電公司總工程師孫朝霞介紹。
新能源產(chǎn)業(yè)興起，帶來(lái)新考驗(yàn)
行駛在高速公路上，只見(jiàn)遠(yuǎn)處的白色風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片一直在旋轉(zhuǎn)。“我們這里有3座風(fēng)電場(chǎng)和1座風(fēng)光一體發(fā)電站，能滿(mǎn)足示范區(qū)內(nèi)所有居民的用電。”孫朝霞說(shuō)。
廣水市地處中緯度季風(fēng)環(huán)流區(qū)域中部，擁有桐柏山至大別山、荊山與大洪山交匯地兩個(gè)風(fēng)帶，海拔70米以上地區(qū)年平均風(fēng)速為5.5—7.0米/秒，風(fēng)能資源豐富。
“這里還是湖北省太陽(yáng)能資源一級(jí)可利用區(qū)，平均年日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)1930小時(shí)，太陽(yáng)能資源也很豐富。”孫朝霞介紹，有很多企業(yè)前來(lái)發(fā)展新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)。2012年，隨州首家新能源場(chǎng)站——鳳鳴風(fēng)電場(chǎng)全部并網(wǎng)發(fā)電，隨后不少新能源電站也相繼并網(wǎng)。
新能源產(chǎn)業(yè)的興起，也給隨州電網(wǎng)帶來(lái)考驗(yàn)。“那時(shí)，不同類(lèi)型的新能源發(fā)電設(shè)備‘單打獨(dú)斗’，自然條件好時(shí)，電力盈余；條件不好的時(shí)候，電力缺乏。”國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院研究員葉暢說(shuō)。
2016年，寶林光伏電站并網(wǎng)。2020年，隨著風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，正式形成寶林風(fēng)光一體發(fā)電站。“一體發(fā)電站使得風(fēng)電場(chǎng)和光電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)通，風(fēng)電和光電互相補(bǔ)充，陽(yáng)光充足時(shí)光伏多發(fā)電，風(fēng)大時(shí)風(fēng)機(jī)多發(fā)電。”騰洪波說(shuō)，寶林風(fēng)光一體發(fā)電站長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，為構(gòu)建新能源新型電力系統(tǒng)提供了初步思路。
獨(dú)木不成林，要實(shí)現(xiàn)廣水市千家萬(wàn)戶(hù)都能穩(wěn)定使用綠電的目標(biāo)，僅靠一座發(fā)電站并不夠。
“風(fēng)電和光電不斷增長(zhǎng)，但受限于技術(shù)水平，這些綠電并不能被充分利用。”孫朝霞解釋?zhuān)瑐鹘y(tǒng)電力系統(tǒng)的電力來(lái)源可控，負(fù)荷變化相對(duì)有規(guī)律，而風(fēng)、光等新能源電力不穩(wěn)定。隨著新能源占比越來(lái)越高，電源出力隨機(jī)性也越來(lái)越高，要想維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定并提高清潔能源的利用率，需要加快技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電的一體化管理。
5G全覆蓋，發(fā)電用電智能自動(dòng)控制
中午，國(guó)網(wǎng)隨州供電公司電力調(diào)度控制中心調(diào)度班班長(zhǎng)賈耀坤坐在工位上，專(zhuān)注地盯著眼前的屏幕。屏幕上，廣水新能源新型電力系統(tǒng)科技示范工程供區(qū)的新能源電場(chǎng)、光儲(chǔ)充站、變電站等設(shè)備通過(guò)密密麻麻的彩色線(xiàn)條連接在一起。
“我們這里一天24小時(shí)都有人值班，時(shí)刻關(guān)注區(qū)內(nèi)發(fā)電和用電情況，源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制系統(tǒng)對(duì)示范區(qū)發(fā)電用電實(shí)施智能自動(dòng)控制，顯著提升了運(yùn)行穩(wěn)定性。”賈耀坤說(shuō)。
為保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，廣水市對(duì)域內(nèi)電網(wǎng)的新能源發(fā)電設(shè)備、用戶(hù)終端等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)5G全覆蓋。
“我們利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，開(kāi)發(fā)了新能源發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)、新能源發(fā)電有功自動(dòng)控制、新能源無(wú)功電壓協(xié)同控制等多個(gè)系統(tǒng)，建成了新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)。”葉暢介紹，示范區(qū)4個(gè)新能源電場(chǎng)、2個(gè)變電站、17條饋線(xiàn)、703座臺(tái)變及相關(guān)用戶(hù)設(shè)施等均已連接至新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)。
研究人員還在供區(qū)內(nèi)建設(shè)了5個(gè)光儲(chǔ)能站，發(fā)明了配套的構(gòu)網(wǎng)型控制器。“控制器能夠建立并維護(hù)新型電力系統(tǒng)的頻率、電壓，讓新能源發(fā)電裝備與儲(chǔ)能電源具備與煤電、水電等常規(guī)電源相近的性能。”葉暢說(shuō)。
依靠新能源電網(wǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)、構(gòu)網(wǎng)型控制器等軟硬件組成的源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制系統(tǒng)，工作人員能夠?qū)崟r(shí)協(xié)同控制示范區(qū)分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)充電樁等新能源設(shè)備，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)電壓波動(dòng)，提高新能源的利用率。
“在各種極端復(fù)雜功率波動(dòng)場(chǎng)景下，尤其是100%新能源獨(dú)立組網(wǎng)時(shí)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同控制系統(tǒng)可以保證新能源的電壓、頻率穩(wěn)定，滿(mǎn)足系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)綠色高效、孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)安全可靠等功能需求。”葉暢說(shuō)。
兩個(gè)電網(wǎng)柔性互動(dòng)，穩(wěn)定社會(huì)用電
“沒(méi)想到生活在小縣城，也能這么快步入低碳生活！”家住示范區(qū)內(nèi)十里街道中懋小區(qū)的王建說(shuō)，“去年家里用上了綠電，剛開(kāi)始還有點(diǎn)擔(dān)心，時(shí)間一長(zhǎng)，感覺(jué)和之前一樣穩(wěn)定”。
新能源發(fā)電主要“靠天吃飯”，示范區(qū)用電安全穩(wěn)定如何保障？
“我們的新型能源電力系統(tǒng)仍然與主電網(wǎng)柔性互動(dòng)，兩個(gè)電網(wǎng)通過(guò)能量路由器相連，新能源供電不足時(shí)，供區(qū)內(nèi)可以立即用上主網(wǎng)的電。”葉暢介紹，能量路由器相當(dāng)于一個(gè)閥門(mén)，類(lèi)似WiFi網(wǎng)絡(luò)路由器，當(dāng)能量路由器開(kāi)啟時(shí)，新能源新型電力系統(tǒng)與大電網(wǎng)相連，從大電網(wǎng)取得電能通過(guò)線(xiàn)路輸送到每家每戶(hù)；關(guān)閉時(shí)，則與大電網(wǎng)斷開(kāi)，將儲(chǔ)能電站的富余綠電，輸出給用戶(hù)。
在廣水市虎山能量路由器站，大小不一的儲(chǔ)能電池艙、儲(chǔ)能變流升壓艙、協(xié)調(diào)控制及輔助系統(tǒng)預(yù)制艙等設(shè)備嗡嗡作響。
“我們的能量路由器能連接不同電壓等級(jí)的3個(gè)交流端口和4個(gè)直流端口，各端口可靈活配置成不同控制方式，能量得以在不同端口間轉(zhuǎn)換。”葉暢介紹，通過(guò)能量路由器，工作人員還可以快速精準(zhǔn)控制各端口電力潮流方向和大小，保證示范區(qū)內(nèi)新能源與傳統(tǒng)能源無(wú)縫銜接。
目前，廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)過(guò)程覆蓋了風(fēng)、光、儲(chǔ)、能量路由器、用戶(hù)終端等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，保證示范區(qū)100%新能源獨(dú)立供電時(shí)間占比超過(guò)70%、新能源供電量占比超過(guò)80%，有效促進(jìn)當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和新能源消納。
《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2024年04月18日 07 版）