圖為黃河公司光伏產(chǎn)業(yè)園一隅
黃河公司/供圖
日前，位于青海省西寧市的“青海省光伏工程技術研究中心”研發(fā)大樓，正在緊張建設中，預計年底全面投運。記者了解到，該中心的主要研究方向包括光伏儲能一體化智能管理系統(tǒng)研究和千萬千瓦級水光風多能互補協(xié)調控制研究。
實際上，自國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限責任公司(下稱“黃河公司”)提出和實施“水光互補”模式迄今，已建設了全球運行最大的“水光互補”項目——85萬千瓦龍羊峽水光互補光伏發(fā)電項目，使我國相關研究成果穩(wěn)居全球前列。
“水光互補”率先在青海取得突破，在全球開創(chuàng)了傳統(tǒng)能源與新能源協(xié)調運行的先河。這主要得益于青海省豐富的風、光、水等可再生能源，催生了多能互補的巨大潛力。公開資料顯示，青海水能資源豐富，理論水能蘊藏量2187萬千瓦，約占全國3%。同時也是太陽能資源綜合開發(fā)利用條件最優(yōu)的地區(qū)之一，海南藏族自治州共和縣等地年輻射總量大于6800兆焦耳/平方米，截至2017年底，青海太陽能發(fā)電量居全國之首。當前青海正因地制宜，構建水—光—風—熱多能互補集成優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈。
龍羊峽水電站是黃河上游第一座大型梯級電站，被譽為黃河的“龍頭”電站。早在2013年，黃河公司提出將光伏電站作為“虛擬水電”機組的概念，并于當年在共和縣黃河公司光伏產(chǎn)業(yè)園內，建成龍羊峽水光互補一期32萬千瓦并網(wǎng)光伏電站。2015年,二期85萬千瓦水光互補光伏電站全部建成并網(wǎng)發(fā)電，占地面積20.4平方千米。作為龍羊峽水電站的“編外機組”，將原本不穩(wěn)定的鋸齒型光伏電源，調整為更加友好的平滑穩(wěn)定電源，并入電網(wǎng)。
據(jù)統(tǒng)計，龍羊峽水光互補一期、二期工程投產(chǎn)近5年，累計發(fā)電53.44億千瓦時，對應節(jié)省標準煤187.04萬噸，減少二氧化碳排放466萬噸，有效改善了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。此外，減少了電網(wǎng)接納新能源的旋轉備用容量，將龍羊峽水電站送出線路年利用小時由原來設計的4621小時提高到5019小時，提高了送出線路的經(jīng)濟效益。
隨著新能源裝機量的不斷增加，儲能的重要性也不斷凸顯。“新能源的特性決定儲能不可或缺。”黃河公司董事長謝小平告訴記者，光伏行業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，必然要增加儲能。
6月26日，黃河公司實證基地2萬千瓦儲能項目順利并網(wǎng)發(fā)電，配套投入16.7兆瓦時電池容量，這是繼6月24日100萬千瓦水風光多能互補集成優(yōu)化示范項目并網(wǎng)發(fā)電的又一創(chuàng)舉，在大規(guī)模智能調度、風、水、光伏發(fā)電聯(lián)合控制技術應用方面的進一步創(chuàng)新與實踐，電站的協(xié)調運行能力將進一步提升，基本可以保證不棄光、不棄風，互補調節(jié)后的組合電源出力曲線將更加平滑、穩(wěn)定，電能質量更加友好、優(yōu)質、安全。
在天津大學前沿技術研究院院長練繼建看來，黃河公司通過“一條大河、一片荒漠”，實現(xiàn)了水電與光伏發(fā)電的完美結合。“龍羊峽多能互補系統(tǒng)的調峰調頻能力都在提高，經(jīng)濟社會生態(tài)效應顯著，為多能互補開發(fā)起到了良好的示范作用。”
不過，在業(yè)內看來，大規(guī)模風光接入后，多能互補系統(tǒng)還有一些重點和難點問題待解決。練繼建認為，“首先是多種能源系統(tǒng)的優(yōu)化容量配置問題，包括限電情況下，儲能容量的優(yōu)化配置。其次是如何融合氣象信息大數(shù)據(jù)，形成多能互補系統(tǒng)的短期、超短期，以及實時調控的技術和裝備。最后，則是如何形成多能互補系統(tǒng)的優(yōu)化調控策略。”
值得一提的是，青海地處青藏高原腹地，涉及兩群三帶的生態(tài)安全屏障，如何協(xié)調光伏開發(fā)利用與生態(tài)保護環(huán)境之間的關系，是青海未來清潔能源開發(fā)中必須考慮的重大問題。據(jù)了解，黃河公司已將生態(tài)保護的理念融入開發(fā)中，從電站設計、施工、安裝環(huán)節(jié)開展環(huán)境保護措施的研究，平衡光伏電站建設與生態(tài)環(huán)境保護之間的關系。
怎樣定量研究大規(guī)模光伏電站建設對生態(tài)環(huán)境的效益?“光伏電站的大規(guī)模開發(fā)也就是近幾年的事情，光伏電站對生態(tài)環(huán)境的影響是行業(yè)共同面對的新問題。”西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室學術委員會副主任周孝德介紹，已在共和縣建立起中長期現(xiàn)場監(jiān)測。
“分析2012年至2016年間，54平方公里區(qū)域內的遙感影像圖，以2013年為界，電站規(guī)模逐漸增加，生態(tài)環(huán)境累計效應逐年顯現(xiàn)。局部區(qū)域植被覆蓋度顯著增長，增幅達15%，年均降雨量增長逾20%，風速從1.8m/s降到1.6m/s，對氣溫影響不明顯,土壤有機含量增幅顯著。”周孝德說。
