中国储能网讯:每年4月,位于福建厦门的云顶山将迎来野生杜鹃花的开放期。微风过处,漫山遍野的杜鹃花灿烂如霞,在云雾的衬托下,壮丽的自然画卷让人惊叹。这样的景致,让云顶山收获别称“福建的香格里拉”。
早在2012年,“云海下的杜鹃花海”就已经小有名气。彼时,云顶山尚未成为景区,但每年清明节前后,杜鹃花总能吸引数万人前来。为了更好地利用自然资源,当地希望围绕杜鹃花资源开发旅游项目,但交通、用地等问题影响了开发的进程,其中交通问题被认为是最大瓶颈。
因为一座抽水蓄能电站,影响旅游开发的交通问题获得了解决。2023年10月4日,国网新源福建厦门抽水蓄能电站(以下简称“厦门抽水蓄能”)首台机组发电。电站的上水库位于云顶山,库容为1024万立方米,下水库位于地势较低的军山,库容1015万立方米。连接电站上下水库的公路成为云顶山自驾游公路的核心路段,支撑了当地基础设施的提升和绿色休闲农旅产业的发展。
3月30日,厦门抽水蓄能3号机组在历经15天试运行后,顺利实现投产发电。目前,电站4号机组的调试工作正在同步展开,计划今年上半年实现全部机组投产发电。届时,这座“云海下的绿色充电宝”将在保障福建电网安全、促进新能源消纳、推动区域转型发展中发挥更加重要的作用。
建设绿色抽蓄,促进能源转型
除了杜鹃花,分布在云顶山山脊上的风力发电机也是一景。日落时分,或红或紫的晚霞洒落,把连绵起伏的山与伫立的风车渲染得浪漫而梦幻;夜晚来临,风机被漫天星辰衬托得甚是壮观,透过风机向远处看,如果运气足够好,还能看到几颗流星从天际划过。
海拔1175.2米的云顶山是海洋暖湿气流进入厦门的第一道天然屏障,山上的风力资源相当丰富,据测算,年平均风速为6.3米/秒,充分满足风电场建设的需求。从2014年开始,中广核等企业陆续在此建设风电。据不完全统计,云顶山一带的风电项目已达到40个,装机总容量超过25万千瓦。
福建省内峰岭耸峙,省内1000米以上的高山不少于350座,1800米以上的山峰有近20座。近年来,风力发电机陆续在高山上出现。陆上风电是福建近年大力发展清洁能源的缩影。据统计,“十三五”期间,全省清洁能源装机增加1173万千瓦,占全部新增电力装机容量的75%。清洁能源发电装机容量比重由2015年的49.7%提高到2020年的55.87%。截至2023年10月底,福建省清洁能源装机容量达5027万千瓦,占全省总装机容量的62.6%。
不断增加的新能源带来波动性和随机性,对电力系统安全稳定造成影响。为此,国网福建电力因地制宜,借助交直流微电网、抽水蓄能等灵活资源,提高新能源发电的利用效率,保障电网安全。根据规划,厦门抽水蓄能的总装机容量将达到140万千瓦,2024年4台机组全部投产运行后,电站将充分发挥调节功能,提高供电质量。
作为福建灵活调节“资源包”的重要组成,抽水蓄能还将对未来持续增加的新能源装机容量提供支撑。根据《福建省“十四五”能源发展专项规划》,到2025年,福建全省电力规划装机容量将达8500万千瓦,其中风电新增410万千瓦;光伏新增300万千瓦,清洁能源装机比重从2020年的55.8%提高至58.5%。与此同时,国网福建电力也借助打造新型电力系统省级示范区的契机,打造东南清洁能源大枢纽,不断提高消纳能力和水平。
融合数字技术,打造智慧电站
在2023年10月召开的第24届东亚及西太平洋电力工业协会大会上,厦门市政府提出共建“新能源产业创新之城”。“打造全国电网数字化技术高地”是该市建设“新能源产业创新之城”的重点发展领域之一。
近年,国网福建电力推进数字技术与能源技术融合,打造闽电数智大生态,构建广泛互联、数据驱动、精益敏捷、开放多元的数字电网和企业新形态。
在厦门抽水蓄能的建设中,数字化技术不仅加快了工程进程,还在保证施工质量中发挥了重要作用。电站通过搭建电站全息场景,以轻量化建筑信息模型为载体进行数据集成与展示,实现电站建设过程的可视化管理。
在工程关键环节之一的碾压作业环节,建设方与天津大学等高校共同研发了碾压作业智能控制系统和坝料压实质量智能检测技术。这项技术借助定位导航、无线通信、超声波探测、人工智能等,自动优化仓面设置,自动完成碾压,可避免操作员因熟练程度不同而产生的影响,精确控制碾压速度、遍数、轨迹搭接宽度等参数,提高了一次碾压合格率,减少了碾压作业时间,降低了漏碾补碾作业的发生。
在夏季,受当地高温、多雨天气的影响,工程效率有所降低。借助智能控制系统,施工方使用了碾压机无人驾驶技术,保证碾压机行驶路径追踪精度达到厘米级,系统可靠度达99.9%以上,大幅提升施工效率,有效保障了大坝填筑质量和工期。
在抽水蓄能电站建成后,借助数字技术,电站可以实现更加安全可靠的运行。通过安装传感器和监控系统,可以实时监测抽水蓄能电站的各个关键参数,如水位、流量、压力、温度等。这些数据可以通过数字化平台进行处理和分析,以提供实时的电站运行状态和性能数据。
近年来,越来越多的抽水蓄能电站开始借助数字化技术开展智能化调度,这或将成为厦门抽水蓄能下一步的发展方向——通过分析电网的负荷情况和可再生能源的发电情况,优化抽水蓄能电站的运行策略,最大限度地发挥电站的储能和调峰作用。
在实现智能化调度的基础上,抽水蓄能可以进一步成为虚拟电厂的资源提供者,或联合其他清洁资源,形成“绿色虚拟电厂”。借助算法和通信技术,精准调节灵活性资源的潜能,发挥削峰填谷的作用。
应用自主技术,支撑绿色发展
只有快速处理大量数据,才能让调度决策更加准确高效。因此,拥有强大计算能力的芯片对智能调度系统至关重要。除了在调度领域应用,芯片还可用于能源系统的监测和数据采集。通过集成传感器和通信模块,芯片可以实时监测能源设施的运行状态,进行智能调度和优化控制,以确保系统的稳定运行。
作为抽水蓄能电站的“神经中枢”,监控系统控制着整个电站机组的启停和工况转换,并在出现异常情况时自动停机和报警。但当前,国产监控系统核心控制设备的控制器芯片仍然以进口为主,自主可控水平低。厦门抽水蓄能在芯片应用中实现了国产化——监控系统采用基于全国产芯片研制的全自主可控510可编程逻辑控制器,主芯片采用龙芯新一代双核处理器LS2K1000的自主国产、高性能的核心模块,从根本上保障抽水蓄能电站长期安全稳定运行。
供应链的稳定性有助于提高企业的生产经营能力。加快国产化芯片的应用,不仅可以提高电站的安全性,也是提高电力系统安全稳定发展的关键之举。2023年9月发布的《国家发展改革委 国家能源局关于加强新形势下电力系统稳定工作的指导意见》明确,提高电力工控芯片、基础软件、关键材料和元器件的自主可控水平,强化电力产业链的竞争力和抗风险能力。
加快国产芯片应用、让供应链自主可控也将有利于新质生产力的持续发展。《2024年福建省人民政府工作报告》提出,福建将加快发展新质生产力,培育壮大新一代信息技术、新能源、新材料、生物医药、低空经济等战略性新兴产业。
作为信息技术的基石,芯片的性能和效率直接影响到新一代信息技术的应用效果和发展速度。在能源领域,芯片将推动智能化技术的发展,支持能源行业的数字化转型和智能化升级。厦门抽水蓄能或将是一个起点,未来,更多智能化技术将随着国产芯片的应用和推广不断提升,成为建设数智化坚强电网的重要力量。
(赵迪对本文亦有贡献)