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多能互补,让风光热储更高效

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电力出版社 发布时间:2018-09-23 浏览:
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中国储能网讯:青藏高原上的青海省,具有发展光伏、风电得天独厚的条件。2018年3月,国家能源局批复,支持青海创建国家清洁能源示范省。作为青海海西千万千瓦清洁能源基地的首批工程——鲁能海西多能互补集成优化国家示范工程建设正在有序推进。该项目与传统的新能源项目有何不同之处?有哪些创新亮点?对新能源发展、电网安全运行等将带来怎样的影响?

创新建设“新能源+”多能互补示范项目

9月10日,中国盐湖之城——青海格尔木市碧空如洗,湛蓝的天空下,黄沙、蓝天和光伏板成了天际间一道特别的风景。在湛蓝的光伏板之间,鲁能海西州多能互补集成优化国家示范工程的建设现场呈现出一片繁忙景象。

2016年7月7日,《国家发展改革委、国家能源局关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》正式印发,全国范围内多能互补集成优化示范项目申报正式启动。鲁能集团党委深入贯彻党中央精神,坚持“绿色发展、生态优先”理念,在国家电网有限公司的科学领导下,积极参与申报青海省鲁能海西州多能互补集成优化示范项目一期示范基地项目。12月26日,项目通过国家能源局审核并完成公示,2017年2月6日正式获批,7月获得核准并开工建设。

“那时鲁能集团刚开始在青海省布局清洁能源项目,多能互补项目又是一个全新的课题,面临更多的挑战!”鲁能集团青海新能源公司负责人李静立介绍说,项目经过数次编制、讨论、修改和三轮评审,最终公示获批。

鲁能海西州多能互补集成优化示范工程(以下简称“海西多能互补示范工程”)总装机容量70万千瓦,包括20万千瓦光伏项目、40万千瓦风电项目、5万千瓦光热发电项目及5万千瓦储能系统,规划建设成为国际领先的“风、光、热、蓄、调、荷”于一体的多能互补、智能调度的纯清洁能源综合利用创新基地。该项目是国家首批多能互补集成优化示范工程中第一个正式开工建设的多能互补科技创新项目,建成后年发电量约12.625亿千瓦时,每年可节约标准煤约40.15万吨,将有效减少燃煤消耗,降低大气污染。

青海拥有广袤的荒漠化土地和丰富的太阳能资源,发展光伏、风电优势得天独厚。然而,风能、太阳能受天气影响大,随机性强,难以提供连续稳定的电能输出,这成为制约新能源大规模开发利用的瓶颈。海西多能互补示范工程的建设将为解决此问题提供一个可行的方案。

相比传统的新能源项目,海西多能互补示范工程采用“新能源+”模式,以光伏、光热、风电为主要开发电源,以光热储能系统、蓄电池储能电站为调节电源,多种电力组合,有效改善风电和光伏不稳定、不可调的缺陷,彻底解决用电高峰期和低谷期电力输出不平衡的问题。该工程按照统一设计、分步实施、整体集成的路线,对风电、光伏、光热的新能源组合开展实时柔性控制,构建“互联网+”智慧能源系统,实现智能调控,提升系统运行灵活性、降低出力波动性,提升整体效率。

海西多能互补示范工程是贯彻国家能源战略,发展壮大清洁能源产业、保障能源安全、推进生态文明建设的具体行动,也是鲁能集团落实公司决策部署、勇于承担社会责任的具体体现。

填补多能互补智能调度技术空白

“海西多能互补示范工程并不是几种能源形式的简单叠加,而是通过新技术和新模式的发展,使多种能源深度融合,达到1+1>2的效果。”鲁能集团青海新能源公司项目工程师魏鹏介绍,光热发电储能系统是该工程建设的亮点之一,也是最难的部分。白天积蓄发电、热量,在光伏、风力发电低谷期,以热能发电作为重要补充,成为调节电力输出的关键一环。

今年3月,在海拔2800米以上的柴达木盆地,海西多能互补示范工程建设进入关键阶段——建设5万千瓦光热项目。项目占地约6400亩,采用塔式熔盐太阳能热发电技术,新建1套聚光集热系统(由1座188米高吸热塔和4400块138平方米的定日镜组成)、1套储热和蒸汽发生系统(12小时储热)、1套高温高压再热纯凝汽轮发电机系统以及其他辅助设施,计划2019年6月底并网发电。

塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群,将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上,加热吸热器中的传热介质(二元熔盐)到565摄氏度左右后存入高温蓄热罐,然后用泵送入蒸汽发生器加热水产生蒸汽,利用蒸汽驱动汽轮机组发电,传热介质循环使用。光热项目以太阳能热作为主要资源,聘请德国知名光热公司为业主工程师,集合西门子、阿本戈等全球顶尖的光热设备供应商和建设服务商,建成后将对我国光热技术推广应用起到积极作用。

海西多能互补示范工程5万千瓦储能项目采用高能量转换效率电池储能模块设计技术、大型储能电站的系统集成技术、动力电池高效低成本梯次利用技术、大型储能电站的功率协调控制与能量管理技术,充分利用光热、电储能和热储能的调节作用,可有效降低系统建设成本和弃风、弃光率,提高供电可靠性。通过构建可接入不同电压等级的移动式即插即用储能电站技术方案,实现储能电站的灵活应用,为大规模电池储能电站统一调度与能量管理技术提供有力支撑。储能项目将于2018年年底投产并网。

储能项目可为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务,提升电力系统灵活性、经济性和安全性,通过光热储能、电池储能使风能、光能等新能源的发电特性达到常规能源供应的电能品质,实现削峰填谷功能,友好接入电网。

“示范工程通过多种能源的深度融合、优化,能有效解决用电高峰期和低谷期电力输出不平衡问题,提高电网稳定性,提升电网对新能源的接纳能力。”魏鹏介绍,海西多能互补示范工程将有效解决当前新能源大规模并网遇到的技术难题,促进新能源规模化开发和利用,进一步推动青海实现清洁能源完全供给,在新能源发展史上具有里程碑意义。

项目自批复之日起,便得到了公司的高度关注。公司成立了海西多能互补集成优化示范工程建设推进工作组,组织中国电科院、南瑞集团、清华大学等科研单位联合开展技术攻关,基于生产模拟仿真,构建“风电—光伏—光热—储电—储热—调度—负荷”优化互补系统,提升系统运行灵活性,降低出力波动性,实现弃风率小于5%、对外输电通道容量小于发电容量40%的目标。结合项目特点,科研单位目前已开展《多能互补系统储能优化配置技术》《新能源发电频率、电压主动支撑技术》《规模化储能集成、协调控制与高效运行技术》《多能互补协调控制关键技术》《多能互补新能源发电系统商业模式及政策建议》等五个课题研究,取得较好成果,有效填补了国内风光热储调荷智能调度的技术空白。

打造清洁能源精品工程

柴达木盆地不仅是我国地势最高的内陆盆地,也是全国太阳能资源综合开发利用条件最优之地。大自然在赋予丰富资源的同时,也带来了高海拔、缺氧、干燥、寒冷等恶劣的自然环境。

2017年7月,海西多能互补示范工程60万千瓦光伏、风电项目开工建设,工程建设者们直接把家安在了戈壁滩上。2017年10月1日清晨,当柴油发电机的马达声响起,一排工棚里的灯开始点亮,新一天的工作开始。匆匆吃过早饭,鲁能集团青海新能源公司员工刘茁汉、董鹏飞就赶往20万千瓦光伏发电项目施工现场,检查验收光伏支架、组件安装工作。光伏板设计倾斜角度33度,角度控制在±1度,角度过多过少都会对发电量产生不利影响。工程管理人员穿梭在刚安装好的设备方阵中,检查光伏组件有无损坏、支架有无锈蚀、光伏板角度是否符合要求等,发现问题就登记在册,找施工人员说明整改原因、方法,督促消除缺陷,确保设备合格投产。

如果说建设光伏项目是在“三伏天”里战斗,那么建设风电项目则是在与严寒搏斗。2017年12年,戈壁滩上最冷的时节来临,海西多能互补风电项目也进入了最繁忙的风机吊装环节。工程施工人员在这里吊装200台风机,“风机高90米,叶轮直径长115米,风稍大就会影响吊装作业。”魏鹏说,“每年12月至次年1月份,风速较低,是吊装风机最经济、也是吊装进度最快的季节。”工程建设者冒着零下30余摄氏度的低温,坚持作业,希望在这个时间段抓紧建设好项目。

在青海省委省政府、国家电网有限公司的关心支持下,各参建单位精心组织施工,经过158天夜以继日的奋战,于2017年12月29日,实现工程60万千瓦光伏、风电项目首批机组并网发电,刷新了国内新能源项目建设的纪录。

光热项目是示范工程中最为关键的一环,鲁能集团全力抓好项目建设。“咱们的光热基础是一个直径为36.4米的圆,140米的吸热塔基础、筒壁、楼梯间需7804立方米的混凝土,我们采用3台浇筑设备、加装冷却管,按规范要求施工。”鲁能集团青海新能源公司员工阿丛林说道,光热项目基础属于大体积浇筑,在深基坑开挖时,青海新能源公司邀请专家现场论证施工方案,确保科学施工。目前,光热项目吸热塔基础浇筑13.2米,完成了1.12万立方米空冷平台支架、熔盐罐等基础的浇筑工作,定日镜等设备安装工作正在有序展开。

海西多能互补示范工程建成后,将为电网运行提供调峰调频调压等服务,提升电力系统灵活性,降低出力波动性,实现新能源友好接入电网,对新能源项目发展起到良好的示范作用。鲁能集团将充分发扬“努力超越、追求卓越”的企业精神,将该项目打造成青海新能源产业的标杆项目,为打造多种能源深度融合、集成互补的全新能源体系贡献力量。

关键字:多能互补 储能

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