目標：
破解新能源并網(wǎng)難題
“致力破解新能源并網(wǎng)難題，示范引領新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”一進風光儲輸示范工程綜合樓，記者就看到了這句話。國網(wǎng)新源張家口風光儲示范電站有限公司的梁立新說，這既是工程的目的，也是工程的愿景。
近幾年，我國新能源發(fā)展迅速，2012年6月，并網(wǎng)風電達5258萬千瓦，超過美國躍居世界第一。
與新能源的蓬勃發(fā)展相比，新能源大規(guī)模并網(wǎng)形勢卻不容樂觀，面臨電力系統(tǒng)調(diào)峰、電力系統(tǒng)安全、電能質(zhì)量三個技術問題：調(diào)峰問題是指由于風力不穩(wěn)，要實現(xiàn)電力平穩(wěn)輸出，需要建設大量的備用容量和調(diào)峰電源；電力系統(tǒng)安全是指風電、光伏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；電能質(zhì)量則是指新能源大規(guī)模并網(wǎng)引起電壓水平降低，風機中的電子設備帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。
顯而易見，不解決這些問題，新能源就無法實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。
破題的重任交到國家電網(wǎng)公司手中。2009年4月，公司啟動風光儲輸示范工程，一期建設風電9.85萬千瓦、光伏發(fā)電4萬千瓦、儲能裝置2萬千瓦。
工程意義重大，從項目選址可見一斑。工程所在地張北縣是河北省日照條件最好的縣之一，風電可開發(fā)規(guī)模達到500萬千瓦以上，但當?shù)刎摵闪枯^小，電能必須遠距離輸送至京津唐電網(wǎng)負荷中心。梁立新說：“這些都與我國新能源開發(fā)利用的基本特征相符，在破解電網(wǎng)接納大規(guī)模新能源技術難題上具有典型性和代表性。”
運行：
聯(lián)合發(fā)電控制系統(tǒng)“掌控全局”
不同于單純的發(fā)電、輸電，風光儲輸示范工程著力探索一種世界首創(chuàng)的風光儲輸聯(lián)合發(fā)電運行模式，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。
整個工程的運行，均在聯(lián)合發(fā)電全景監(jiān)測與綜合控制系統(tǒng)的控制之下。在工程控制中心的中央大屏幕上，風+光和風+光+儲兩種組合發(fā)電方式曲線圖對比鮮明。前者中曲線波動幅度較大，后者的波動幅度則明顯平緩。“風機和光伏出力波動頻繁，曲線波動得比較厲害。但投入了部分儲能裝置后，出力變平滑了，曲線也相應變得平緩了。通過控制系統(tǒng)，我們可以實時監(jiān)測風電場和光伏電站的運行情況。風小了，發(fā)出的電不足，太陽能就會頂上來，如果還不夠，就可以投入適量的儲能裝置。在風、光條件比較好的情況下，多發(fā)的電則會被儲能裝置吸收。”風機專責朱斯介紹說。
運行人員吳寒登錄聯(lián)合發(fā)電智能全景優(yōu)化控制系統(tǒng)，點擊“風電場監(jiān)視”目錄，頁面瞬間一分為二，左側(cè)呈現(xiàn)出小東梁和孟家梁風電場的風機圖標，右側(cè)則顯示每臺風機的相關參數(shù)。記者詢問：“今天，這些風機運行情況怎么樣？”吳寒指著編號為F025的風機圖標說：“這臺風機是2500千瓦的，它現(xiàn)在的有功功率在2300千瓦至2400千瓦之間波動，情況還不錯。” 當天，小東梁的24臺風機停運檢修。“現(xiàn)在是枯風期，張北這邊秋冬風大，我們得讓設備在盛風期到來之前保持良好的狀態(tài)。”吳寒說。
記者了解到，工程投運至今，聯(lián)合發(fā)電控制系統(tǒng)等科研創(chuàng)新成果第一時間實現(xiàn)了工程化應用，實現(xiàn)風電功率和光伏電站功率的高精度預測，具備了低電壓穿越能力……這些都表明：風光儲聯(lián)合發(fā)電運行模式可行，為新能源大規(guī)模并網(wǎng)探索了一條可行路徑。
效益：
輸送清潔能源與不斷創(chuàng)新
記者采訪當天，張北飄起小雨，氣溫也驟降至十幾攝氏度，示范工程發(fā)電40余萬千瓦時。朱斯告訴記者：“在天氣條件好的情況下，這個數(shù)值能達到100多萬千瓦時，平均有70萬~80萬千瓦時。”據(jù)了解，截至目前，示范工程已累計輸送電能4.2億千瓦時。
效益并不僅僅體現(xiàn)在電量上。在示范工程這個廣闊的平臺上，電網(wǎng)企業(yè)、新能源裝備制造企業(yè)和科研院所形成合力，共同攻克新能源并網(wǎng)這個世界性的難題，很多和朱斯一樣年輕的科研人員，在這里成長、成熟。朱斯2010年大學畢業(yè)后就來到這里，除了日常的風機維護運行工作，他相當一部分時間花在了科研上。朱斯說，工程運行至今，已經(jīng)具備低電壓穿越能力，他們目前正在進行高電壓穿越能力試驗。
今年5月，由國網(wǎng)冀北電力有限公司承擔編制的公司企業(yè)標準《風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)運維系列標準》送審稿通過專家評審，其中涵蓋了調(diào)試、驗收、運行、狀態(tài)評估、狀態(tài)檢修及技術監(jiān)督全過程的6個標準，不僅為示范工程運行提供了標準依據(jù)，也填補了我國新能源發(fā)電運維標準空白。
今年6月開工建設的示范工程二期，將新增風力發(fā)電裝機容量40萬千瓦、光伏發(fā)電裝機容量6萬千瓦和化學儲能裝置5萬千瓦。梁立新說，二期總裝機容量是一期的4倍多，等工程完工后，將形成規(guī)模效應。根據(jù)公司要求，在此基礎上，還將產(chǎn)出持續(xù)的科研成果，進一步破解大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)運行技術難題。
