张北风光储：新能源消纳的“最强大脑”

 　　目前，张家口低碳冬奥示范区已经得到国家发展改革委批复，无疑其新能源将迎来新一轮发展契机。根据规划，到2020年，河北张家口将有2000万千瓦新能源的并网和送出，奥运会赛场用电将全部来自新能源发电。

伴随新能源装机爆发式增长，张家口除了在新能源多途径本地消纳和外送通道上取得一系列进展外，在新能源并网方面的科技攻关也从未停歇。由国网冀北电力建设运营的国家风光储输示范工程已成为我国新能源发展的一张“绿色名片”，为破解新能源消纳问题注入更多“智慧科技”。

新能源发展的一张“绿色名片”

作为目前国内乃至世界已投产项目中规模最大的风、光、储、输示范工程，位于张家口张北和尚义地区国家风光储输示范工程以其显著的规模效益和“四位一体”的能源建设示范效应一直得到国内外广泛关注。

记者了解到，该工程肩负着破解大规模可再生能源接入电网瓶颈的职责，示范工程采用世界首创的风光储输联合发电建设思路和技术路线，规划建设风电500兆瓦、光伏100兆瓦、储能70兆瓦，于2011年陆续建成投运，是目前世界最大的集风电、光伏、储能装置和智能输电“四位一体”的新能源综合性示范工程。

国网冀北风光储公司总经理马力介绍：

“4年多来，世界首创的‘风光储输’联合发电运行及调度模式历经天气阴晴、风云变幻无常、极寒暑热交替等综合考验，将‘难预测、难控制、难调度’的风、光资源转化为优质可靠的绿色电能输入电网。为解决大规模新能源集中开发、集成应用的世界性难题提供了我国自己的方案。”

自该工程投运以来，冀北电力作为建设运营单位，以深度研究实践风光储输联合发电为目标，不仅取得了一大批原创性技术成果，破解了大规模新能源并网技术难题，实现了风光储多种组态安全稳定可靠运行，而且更立足我国新能源开发利用和产业发展实际，构建起新能源领域的国际影响力和话语权，成为新能源发展的一张“绿色名片”。

风光储输“四位一体”

走进国家风光储输示范电站，张北坝上草原那高高耸立的白色风机和闪闪发光的光伏板，与蓝天碧野交相辉映，与朔风白云水乳交融。

国网冀北风光储公司综合部主任杨凯向记者介绍，“该项目建设投运了我国首个机型最多的并网友好型风场。涵盖7种类别风电机组，选型和建设严格遵循国家相关技术标准、规定，采用统一平台监控，统一远程故障在线监测，实现数据通信友好上传，有功、无功远程可调，在满足低电压穿越性能要求基础上，实现了高电压穿越性能。”

该工程作为目前国内首个智能化源网友好型风场，使用了包括2兆瓦、2.5兆瓦和3兆瓦等一系列大容量风电机组，均为首台的新机组、新设备、新应用。其中，2.5兆瓦直驱式风电机组及2兆瓦双馈式风电机组在1.3倍额定电压的工况下保持200毫秒不脱网，达到了世界标准。

紧挨着成片的白色“风机森林”的是一排排在太阳照射下显得熠熠生辉的太阳能光伏板。记者了解到，该光伏电站示范应用了最全光伏组件和跟踪方式，多角度、全方位开展技术经济比较，对比同纬度固定式光伏发电系统，跟踪方式，多角度、全方位开展技术经济比较，对比同纬度固定式光伏发电系统，跟踪发电系统每年约能提高18%的发电量。

此外，记者还实地探访了该示范项目的化学储能电站。风光储公司副总工程师刘汉民在现场告诉记者，规模化开发与集中并网已经成为我国可再生能源开发利用的主要模式之一，但由于风、光等一次能源与生俱来的随机性和波动性等特点，大规模风电和光伏的集中并网不可避免会给电力系统的运行、调度和控制带来诸多挑战。因此，大规模储能技术应运而生。

记者了解到，目前就储能方面来说，欧美发达国家均开展了基于储能技术提升大规模新能源接入能力的研究和示范，但仅限于风储或者光储联合发电技术相关应用，目前尚未建立起规模化集中开发使用的相关模式体系。

而在这方面，冀北电力则是立足我国新能源资源禀赋及大规模集中接入开发实际，经过反复论证和实地勘探，引入大规模储能，通过采用风光储输联合发电模式，实现风光储7种组态智能优化和平滑切换。

“该储能电站已经涵盖5种类型的电化学储能电池，包括磷酸铁锂电池、全钒液流电池、铅酸电池、钛酸锂电池以及超级电容，共计近30万节，突破了大规模电池储能协调控制和能量管理关键难题，首次实现同一站内平滑风光功率输出等多种高级应用，解决了风、光发电不确定性引发的电力系统调峰、安全问题。”刘汉民介绍。

谈及储能建设后续工作，刘汉民表示，今年将投运电动汽车电池梯次利用项目，同时还要配置先进空气压缩储能，为致力电网储能关键技术创新展开大规模试验示范。

创新引领成绩斐然

截至目前，由国网冀北电力建设运营的国家风光储输示范工程已经实现安全稳定运行近5年，为破解大规模新能源开发应用难题不断贡献出源源不断的“智慧”。

“工程投运以来，以风光储联合发电互补机制及系统集成为代表的五大关键技术突破已取得87项授权专利，累计获得数项省部级科技成果奖，部分创新成果达到国际领先水平。”刘汉民向记者介绍，目前依托“四位一体”管控系统，建立了风光储联合发电系统标准体系，形成了涵盖设计规划、基础建设、专项研究、运营管理在内的综合性解决方案，有力补充了我国风、光、储电站建设、运行和维护标准。发起成立由我国主导的IEC大容量可再生能源接入电网技术委员会，发布《大容量可再生能源并网及大容量储能接入电网》等3部技术白皮书。目前，已发布国标13项、行标21项。显著增强了我国在国际新能源领域的影响力和话语权。

此外，作为国内最大的新能源联合发电项目，在获得多项国家级、省部级奖项同时，示范工程运营经验、成果已经为外界所认可借鉴，并推广应用于美国及我国宁夏、青海多个新能源联合发电示范工程；

在示范工程的应用提升效应下，以比亚迪等多家电池储能制造企业为代表，陆续建成投产了系列储能产品，开启了我国电池储能产业先河，产能较过去扩大约40倍，成本降低了78%；

其联合发电控制技术及检测系统，已经成为大规模新能源场站生产运行的关键平台，在江苏如东海上风场监控、西藏羊八井光伏电站监控、酒嘉风电基地得到广泛应用；

涵盖规划设计、调试验收、运行检修和技术监督全过程技术标准体系，已应用于大唐新能源和鲁能集团风场，为大规模新能源精益化运行提供了强而有力的技术支撑。

令人难以想象的是，作为国家风光储输示范工程的一线组织运营单位，风光储公司平均年龄尚不足29岁。在交流中，该公司党委书记高峰向我们介绍说，公司坚持“接地气”与“攀高峰”并重，把职工队伍建设与科技创新、管理创新有机结合，多路径、宽范畴强化创新创效、实训实践、传承传播、成长成才“四大功能”，众多年轻员工已成为行家里手，真正是“小鬼当家”。

“下一步，我们将紧密围绕上级部署规划，以明确扎实的‘时间表’‘路线图’，积极推进先进压缩空气、电动汽车电池梯次利用等大规模储能系统建设步伐，深入做好虚拟同步发电机技术提升，为国家及世界提供并网安全友好、开发规范有效的新能源利用模式。”谈及示范工程下一步工作，马力和高峰意绪轩昂、信心百倍。

生逢其时、责无旁贷，初秋的冀北坝上，“风光正好”。