9月，北京暑熱猶在，而200公里以外的河北省張北縣已是秋風(fēng)颯颯。
從高速公路進(jìn)入張北縣后，最先映入眼簾的是矗立在道路兩旁的巨大風(fēng)機(jī)，修長(zhǎng)的葉片迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，這是屬于張北這個(gè)“新能源之都”最獨(dú)特的標(biāo)識(shí)。
9月18～19日，中國(guó)工程院“低碳奧運(yùn)院士行”考察研討活動(dòng)在河北省張家口市舉行。14位來(lái)自中國(guó)工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部的院士與全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)理事長(zhǎng)劉振亞，河北省副省長(zhǎng)張杰輝，國(guó)家電網(wǎng)公司黨組成員、副總經(jīng)理王敏以及相關(guān)專家共同考察調(diào)研了張北國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程和新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程現(xiàn)場(chǎng)，排列整齊的光伏板在烈日下熠熠閃光，白色的風(fēng)機(jī)在藍(lán)天下歡快起舞，這幅清爽而遼闊的圖景彰顯著可再生能源旺盛的生命力，展示著風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程為未來(lái)能源開發(fā)與利用勾勒的前景。
馴“烈馬”成“良駒”
張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程是世界上第一個(gè)集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電于一體，綜合開發(fā)利用新能源的創(chuàng)新工程，在能源資源緊缺、生態(tài)日益失衡的當(dāng)今社會(huì)，張北示范工程的建設(shè)和運(yùn)行，為推動(dòng)新能源發(fā)展、推進(jìn)能源革命具有重要意義。
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，大規(guī)模開發(fā)利用化石能源，對(duì)大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成嚴(yán)重污染和破壞，許多地方已超過(guò)環(huán)境容量。“當(dāng)前，我國(guó)面臨著資源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，在2014年中美氣候變化聯(lián)合聲明中，中國(guó)宣布，計(jì)劃在2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值，并計(jì)劃到2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重提高到20%左右，大力發(fā)展可再生能源已成為必然選擇。”彭蘇萍院士說(shuō)。
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，全球新能源快速發(fā)展，我國(guó)發(fā)展勢(shì)頭更猛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。2000～2015年，全球風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)分別增長(zhǎng)了23倍、175倍；我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)分別增長(zhǎng)了280倍、1400倍，遠(yuǎn)超全球水平。陳清泉院士認(rèn)為，推動(dòng)工業(yè)革命的核心要素是能源和信息，第三次工業(yè)革命中的能源是新能源，信息是大數(shù)據(jù)，前兩次工業(yè)革命中國(guó)未能占領(lǐng)先機(jī)，因此一定要占領(lǐng)第三次工業(yè)革命的制高點(diǎn)。
新能源的發(fā)展大勢(shì)洶涌而來(lái)，但如何用好新能源，成為了能源領(lǐng)域的一個(gè)難題。新能源的利用和傳統(tǒng)能源完全不同，它具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)，新能源大規(guī)模開發(fā)、并網(wǎng)、配置和消納，對(duì)于電力系統(tǒng)而言是巨大的挑戰(zhàn)。“可再生能源利用最大的問(wèn)題就是如何安全穩(wěn)定入網(wǎng)。大約五年前，德國(guó)風(fēng)電發(fā)生了600萬(wàn)千瓦的脫網(wǎng)事故，引起了整個(gè)歐洲電網(wǎng)的震蕩，這樣的教訓(xùn)是慘痛的。”鄭健超院士說(shuō)。
對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)而言，可再生能源如同一匹“烈馬”，質(zhì)素雖好，卻很難馴服。如何增強(qiáng)風(fēng)電和光伏發(fā)電的友好性，如何保障大規(guī)模新能源并網(wǎng)安全，如何實(shí)現(xiàn)新能源大范圍配置，是國(guó)內(nèi)外新能源發(fā)展面臨的共性問(wèn)題。
張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程正是為破解這一難題而建設(shè)。工程以“風(fēng)光互補(bǔ)、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)、智能輸電”實(shí)現(xiàn)新能源大規(guī)模開發(fā)和利用。從某種意義上說(shuō)，風(fēng)光儲(chǔ)輸是我國(guó)未來(lái)能源利用模式的一個(gè)縮影，大型風(fēng)光能源基地發(fā)出的綠色清潔電力通過(guò)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)輸送，儲(chǔ)能則是其中的調(diào)節(jié)電源。風(fēng)光儲(chǔ)輸如同一個(gè)深諳烈馬習(xí)性的馴馬師，馴烈馬成良駒。
讓“垃圾電”變“友好電”
隨著中國(guó)申辦2022年冬季奧運(yùn)會(huì)的成功，張家口開始吸引世界的目光。
為貫徹落實(shí)國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)規(guī)劃及低碳奧運(yùn)有關(guān)要求，國(guó)家電網(wǎng)公司在風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程的基礎(chǔ)上開展全面創(chuàng)新，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、示范先行、建立標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)合推廣”的建設(shè)思路，加強(qiáng)示范區(qū)電網(wǎng)一體化設(shè)計(jì)，引領(lǐng)新能源技術(shù)進(jìn)步和裝備升級(jí)，促進(jìn)張家口地區(qū)新能源快速可持續(xù)發(fā)展。
打造張家口創(chuàng)新示范區(qū)的底氣，源于國(guó)家電網(wǎng)公司長(zhǎng)久以來(lái)在科研上的耕耘、技術(shù)上的積累。國(guó)家電網(wǎng)公司擁有國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室6個(gè)，其中位于張北的新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞新能源“可預(yù)測(cè)、可控制、可調(diào)度”開展了一系列研究。依托示范工程和國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家電網(wǎng)公司攻克了多項(xiàng)制約新能源大規(guī)模開發(fā)的世界性難題，在風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)集成、新能源發(fā)電測(cè)控、設(shè)備研發(fā)檢測(cè)、并網(wǎng)安全技術(shù)等4個(gè)領(lǐng)域取得20余項(xiàng)重大創(chuàng)新成果。
院士們一致認(rèn)為，由企業(yè)主導(dǎo)開展技術(shù)研發(fā)，更能激發(fā)創(chuàng)新活力。“今天我們參觀的項(xiàng)目有儲(chǔ)能，有虛擬發(fā)電機(jī)，甚至還有天氣預(yù)報(bào)。這些都不是電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)范圍，但只要有這個(gè)需要，電網(wǎng)公司就可以牽頭來(lái)做技術(shù)研發(fā)。比如說(shuō)儲(chǔ)能，現(xiàn)在的儲(chǔ)能技術(shù)滿足不了電網(wǎng)需求，最根本的原因在于電網(wǎng)儲(chǔ)能只是從電池儲(chǔ)能等技術(shù)中挪用，沒有為電網(wǎng)量身定制的儲(chǔ)能技術(shù)，電網(wǎng)公司應(yīng)該牽頭開展相關(guān)研發(fā)，為電網(wǎng)開發(fā)適合自身使用的技術(shù)。”楊裕生院士說(shuō)。
黃其勵(lì)院士感嘆道，十年前，人們把風(fēng)電叫“垃圾電”，而國(guó)家電網(wǎng)公司就在風(fēng)電被普遍認(rèn)為是“垃圾電”的時(shí)候，建設(shè)風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，開展技術(shù)創(chuàng)新。現(xiàn)在沒有人再這么說(shuō)了，正是科技創(chuàng)新的力量讓風(fēng)電從“垃圾電”變成電網(wǎng)“友好電”。
院士們表示，未來(lái)在儲(chǔ)能、分布式、電網(wǎng)安全、清潔技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等方面還要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。
“比如說(shuō)安全問(wèn)題，目前系統(tǒng)內(nèi)部的安全問(wèn)題已經(jīng)研究了很多，但是如果考慮到外部的、災(zāi)難性的特殊因素，也要能保證安全可靠運(yùn)行，在這方面還要進(jìn)一步攻關(guān)。”邱愛慈院士說(shuō)。
發(fā)揮更大的示范效應(yīng)
張北示范工程集中攻克新能源在核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、工程建設(shè)、并網(wǎng)運(yùn)行、高效使用等方面的難題，在國(guó)內(nèi)外發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用，提高了我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，搶占了世界新能源發(fā)展制高點(diǎn)。
目前，張北示范工程電源總?cè)萘窟_(dá)到57萬(wàn)千瓦，智能變電站變電容量66萬(wàn)千伏安，靜止無(wú)功補(bǔ)償容量18萬(wàn)千伏安，主要指標(biāo)處于世界領(lǐng)先水平，在新能源技術(shù)創(chuàng)新、工程實(shí)踐、科學(xué)管理、開放合作等方面發(fā)揮了重要示范作用。
以技術(shù)創(chuàng)新為例。示范工程中的高精度風(fēng)光功率預(yù)測(cè)技術(shù)和新能源優(yōu)化調(diào)度方法已應(yīng)用于20多個(gè)省級(jí)調(diào)控中心，覆蓋全國(guó)新能源裝機(jī)70%以上；新能源并網(wǎng)仿真技術(shù)應(yīng)用于20個(gè)省，為300多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的安全并網(wǎng)和穩(wěn)定運(yùn)行提供了技術(shù)支撐；聯(lián)合國(guó)內(nèi)主要設(shè)備廠商，研發(fā)并應(yīng)用5兆瓦大容量風(fēng)機(jī)、智能全景控制系統(tǒng)等100多個(gè)首臺(tái)首套裝置；全面掌握了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬同步機(jī)核心技術(shù)和成套裝備制造能力……
類似的例子不勝枚舉，從建設(shè)檢測(cè)平臺(tái)、聯(lián)合國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商共同研發(fā)，到協(xié)助廠家進(jìn)行技術(shù)改造，示范工程在引領(lǐng)新能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。從2013年以來(lái)，我國(guó)再未發(fā)生過(guò)風(fēng)機(jī)大規(guī)模脫網(wǎng)事故。
目前，風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行了4周年。4年來(lái)，示范工程累計(jì)輸出超過(guò)17億千瓦時(shí)平穩(wěn)可控綠色電能，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤57.12萬(wàn)噸、減排二氧化碳122.4萬(wàn)噸。通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)、智能輸電，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可控的電力輸出和友好并網(wǎng)，性能指標(biāo)接近常規(guī)電源。
在研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，多位院士對(duì)示范工程表示肯定的同時(shí)，也對(duì)示范工程發(fā)揮更大作用提出了殷切期待。
陳清泉院士認(rèn)為，示范工程不僅屬于中國(guó)，也是全世界的一份寶貴財(cái)富，要充分發(fā)揮工程的示范作用，各方合力，跨界融合，實(shí)現(xiàn)多方共贏和價(jià)值共生。
袁亮院士表示，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一定要站在國(guó)家高度、行業(yè)高度。解決了張北本地新能源發(fā)展問(wèn)題，還要給其他地方進(jìn)行會(huì)診，找出問(wèn)題，輸出技術(shù)，提升全國(guó)水平。
“一個(gè)國(guó)家級(jí)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該起到公共平臺(tái)的作用，為生產(chǎn)廠家、高校、科研單位提供試驗(yàn)平臺(tái)，發(fā)揮更大的作用。”薛禹勝院士說(shuō)。
實(shí)際上，院士們的殷切期待正是公司一直以來(lái)努力的方向。在示范工程的建設(shè)中，16家科研院所和高校、15家建設(shè)單位、54家設(shè)備廠商共同參與了試驗(yàn)研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研制、工程建設(shè)和調(diào)試運(yùn)行等工作。國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為國(guó)內(nèi)制造廠商開展技術(shù)研發(fā)、樣機(jī)測(cè)試、型式認(rèn)證等提供了有力支撐。
在未來(lái)，張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程還將繼續(xù)發(fā)揮更深遠(yuǎn)的示范效應(yīng)。或許正如陳清泉院士所說(shuō)，從張北示范工程中，可以看到中國(guó)能源革命的曙光。這是一種期待，更是一份責(zé)任。
