新能源并網(wǎng)探索新途徑新能源調(diào)峰問題待解

隨著我國風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的快速發(fā)展，并網(wǎng)難問題也逐漸顯現(xiàn)。但由于電能的“儲(chǔ)存難題”在世界范圍內(nèi)一直沒能有效解決，新能源并網(wǎng)的問題也一直處于探索狀態(tài)。

冬日的張北地區(qū)陽光雖好，但風(fēng)力強(qiáng)勁，白天七八級(jí)的北風(fēng)刮得人很難以忍受，晚上風(fēng)更大、天更冷。好在這個(gè)冬天沒有下雪，這也讓國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程、張家口張北風(fēng)光儲(chǔ)輸二期擴(kuò)建工程年內(nèi)建設(shè)目標(biāo)提前完成，全部6萬千瓦光伏電站以及部分風(fēng)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電、液流儲(chǔ)能電站正式投入運(yùn)行。

作為目前世界上最大的集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、化學(xué)儲(chǔ)能裝置及智能輸出四位一體的新能源綜合性示范項(xiàng)目，其將在風(fēng)能、太陽能等新能源平順并網(wǎng)方面開展更大范圍的研究。

由于新能源并網(wǎng)難亟待破解，近年來風(fēng)電棄風(fēng)問題已經(jīng)引起了國家高度重視。

所謂棄風(fēng)，是指風(fēng)機(jī)處于正常情況下，由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足、風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工期不匹配和風(fēng)電不穩(wěn)定等問題導(dǎo)致的部分風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)暫停使用的現(xiàn)象。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全國限制風(fēng)電出力的棄風(fēng)電量約為200億千瓦時(shí)，比2011年翻了一番，占2012年實(shí)際風(fēng)電全部發(fā)電量的20%。其中，“三北”地區(qū)尤為嚴(yán)重，內(nèi)蒙古東部、吉林、張北冬季供暖期限電比例甚至超過了50%。

國家電網(wǎng)公司新聞發(fā)言人張正陵認(rèn)為，風(fēng)電很不穩(wěn)定，有風(fēng)能發(fā)電，沒風(fēng)就發(fā)不了，因此是靠天吃飯。一個(gè)地方風(fēng)電發(fā)展多了，電網(wǎng)就難以承受。比如張家口地區(qū)，風(fēng)電裝機(jī)已經(jīng)超過了當(dāng)?shù)乜傃b機(jī)量的50%，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)根本沒有辦法全部消納。又因?yàn)殡娏o法儲(chǔ)存，負(fù)荷需要實(shí)時(shí)平衡，即發(fā)即用。所以風(fēng)電多了就必須讓火電等其他電場(chǎng)少發(fā)，風(fēng)電少了要讓其他電場(chǎng)多發(fā)。因此，在張家口這樣的風(fēng)電裝機(jī)比重大的地方，調(diào)峰很難實(shí)現(xiàn)。

而在北方這些風(fēng)資源富足區(qū)，風(fēng)資源還和用電負(fù)荷成反向，風(fēng)大的時(shí)候往往是夜間，而夜間用電負(fù)荷卻最低。因此調(diào)峰就更加困難。這都為風(fēng)電上網(wǎng)帶來了不小的困難。

國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司綜合處主任梁立新說，張家口張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程則可以很有效地解決調(diào)峰難題。

風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程著力探索一種世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行模式，通過風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)電的七種組合發(fā)電方式，與平滑出力、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷四種功能的結(jié)合，實(shí)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(yùn)行方式。

張家口張北地區(qū)白天光照強(qiáng)、晚上風(fēng)力大，通過示范工程的這種組合，白天多依靠光伏發(fā)電、晚上主要依靠風(fēng)電，再加上一定的電池儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)，整個(gè)電能處理曲線的波動(dòng)就被有效控制，出力變得非常平滑，有效解決了調(diào)峰難題。

該工程的一大亮點(diǎn)是可以通過電池的儲(chǔ)能來調(diào)節(jié)風(fēng)電和光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性。據(jù)梁立新介紹，風(fēng)機(jī)和光伏出力波動(dòng)頻繁，曲線波動(dòng)厲害。但投入了部分儲(chǔ)能裝置后，出力就能變平滑，有利于電能穩(wěn)定接入電網(wǎng)。“通過控制系統(tǒng)，我們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的運(yùn)行情況。風(fēng)小了，發(fā)出的電不足，太陽能就會(huì)頂上來，如果還不夠，就可以投入適量的儲(chǔ)能裝置。在風(fēng)、光條件比較好的情況下，多發(fā)的電則會(huì)被儲(chǔ)能裝置吸收。”梁立新說。

新能源大規(guī)模并網(wǎng)面臨電力系統(tǒng)調(diào)峰、電力系統(tǒng)安全、電能質(zhì)量三個(gè)技術(shù)問題：調(diào)峰問題是指由于風(fēng)力不穩(wěn)，要實(shí)現(xiàn)電力平穩(wěn)輸出，需要建設(shè)大量的備用容量和調(diào)峰電源；電力系統(tǒng)安全是指風(fēng)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(fēng)機(jī)中的電子設(shè)備帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。

據(jù)了解，經(jīng)過兩年多的運(yùn)行，該工程已經(jīng)基本解決了風(fēng)電、光伏發(fā)電的順利并網(wǎng)難題。不僅如此，還為新能源并網(wǎng)提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，項(xiàng)目工作人員先后參與撰寫了3項(xiàng)國標(biāo)、6項(xiàng)企標(biāo)編訂工作，國家科技支撐計(jì)劃七大科研課題研究已申請(qǐng)專利數(shù)量56個(gè)。中國電機(jī)工程協(xié)會(huì)也給與了該項(xiàng)目高度評(píng)價(jià)。

據(jù)專家介紹，目前電能儲(chǔ)存在國際上都屬難題，還沒有一個(gè)國家解決掉這個(gè)問題。而張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程在國際上還是首例。

“不過，儲(chǔ)能電池具有成本高、儲(chǔ)能少的缺點(diǎn)，如若這一問題能夠妥善解決，那么通過電池儲(chǔ)能的方式將大大解決新能源調(diào)峰的難題。”梁立新告訴記者。