圖為黃河公司光伏產(chǎn)業(yè)園一隅

黃河公司/供圖

日前，位于青海省西寧市的“青海省光伏工程技術(shù)研究中心”研發(fā)大樓，正在緊張建設(shè)中，預(yù)計(jì)年底全面投運(yùn)。記者了解到，該中心的主要研究方向包括光伏儲(chǔ)能一體化智能管理系統(tǒng)研究和千萬(wàn)千瓦級(jí)水光風(fēng)多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制研究。

實(shí)際上，自國(guó)家電投集團(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司(下稱“黃河公司”)提出和實(shí)施“水光互補(bǔ)”模式迄今，已建設(shè)了全球運(yùn)行最大的“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目——85萬(wàn)千瓦龍羊峽水光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目，使我國(guó)相關(guān)研究成果穩(wěn)居全球前列。

“水光互補(bǔ)”率先在青海取得突破，在全球開創(chuàng)了傳統(tǒng)能源與新能源協(xié)調(diào)運(yùn)行的先河。這主要得益于青海省豐富的風(fēng)、光、水等可再生能源，催生了多能互補(bǔ)的巨大潛力。公開資料顯示，青海水能資源豐富，理論水能蘊(yùn)藏量2187萬(wàn)千瓦，約占全國(guó)3%。同時(shí)也是太陽(yáng)能資源綜合開發(fā)利用條件最優(yōu)的地區(qū)之一，海南藏族自治州共和縣等地年輻射總量大于6800兆焦耳/平方米，截至2017年底，青海太陽(yáng)能發(fā)電量居全國(guó)之首。當(dāng)前青海正因地制宜，構(gòu)建水—光—風(fēng)—熱多能互補(bǔ)集成優(yōu)化的全產(chǎn)業(yè)鏈。

龍羊峽水電站是黃河上游第一座大型梯級(jí)電站，被譽(yù)為黃河的“龍頭”電站。早在2013年，黃河公司提出將光伏電站作為“虛擬水電”機(jī)組的概念，并于當(dāng)年在共和縣黃河公司光伏產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，建成龍羊峽水光互補(bǔ)一期32萬(wàn)千瓦并網(wǎng)光伏電站。2015年,二期85萬(wàn)千瓦水光互補(bǔ)光伏電站全部建成并網(wǎng)發(fā)電，占地面積20.4平方千米。作為龍羊峽水電站的“編外機(jī)組”，將原本不穩(wěn)定的鋸齒型光伏電源，調(diào)整為更加友好的平滑穩(wěn)定電源，并入電網(wǎng)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，龍羊峽水光互補(bǔ)一期、二期工程投產(chǎn)近5年，累計(jì)發(fā)電53.44億千瓦時(shí)，對(duì)應(yīng)節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤187.04萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放466萬(wàn)噸，有效改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。此外，減少了電網(wǎng)接納新能源的旋轉(zhuǎn)備用容量，將龍羊峽水電站送出線路年利用小時(shí)由原來(lái)設(shè)計(jì)的4621小時(shí)提高到5019小時(shí)，提高了送出線路的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著新能源裝機(jī)量的不斷增加，儲(chǔ)能的重要性也不斷凸顯。“新能源的特性決定儲(chǔ)能不可或缺。”黃河公司董事長(zhǎng)謝小平告訴記者，光伏行業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，必然要增加儲(chǔ)能。

6月26日，黃河公司實(shí)證基地2萬(wàn)千瓦儲(chǔ)能項(xiàng)目順利并網(wǎng)發(fā)電，配套投入16.7兆瓦時(shí)電池容量，這是繼6月24日100萬(wàn)千瓦水風(fēng)光多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電的又一創(chuàng)舉，在大規(guī)模智能調(diào)度、風(fēng)、水、光伏發(fā)電聯(lián)合控制技術(shù)應(yīng)用方面的進(jìn)一步創(chuàng)新與實(shí)踐，電站的協(xié)調(diào)運(yùn)行能力將進(jìn)一步提升，基本可以保證不棄光、不棄風(fēng)，互補(bǔ)調(diào)節(jié)后的組合電源出力曲線將更加平滑、穩(wěn)定，電能質(zhì)量更加友好、優(yōu)質(zhì)、安全。

在天津大學(xué)前沿技術(shù)研究院院長(zhǎng)練繼建看來(lái)，黃河公司通過(guò)“一條大河、一片荒漠”，實(shí)現(xiàn)了水電與光伏發(fā)電的完美結(jié)合。“龍羊峽多能互補(bǔ)系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻能力都在提高，經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)效應(yīng)顯著，為多能互補(bǔ)開發(fā)起到了良好的示范作用。”

不過(guò)，在業(yè)內(nèi)看來(lái)，大規(guī)模風(fēng)光接入后，多能互補(bǔ)系統(tǒng)還有一些重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題待解決。練繼建認(rèn)為，“首先是多種能源系統(tǒng)的優(yōu)化容量配置問(wèn)題，包括限電情況下，儲(chǔ)能容量的優(yōu)化配置。其次是如何融合氣象信息大數(shù)據(jù)，形成多能互補(bǔ)系統(tǒng)的短期、超短期，以及實(shí)時(shí)調(diào)控的技術(shù)和裝備。最后，則是如何形成多能互補(bǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)控策略。”

值得一提的是，青海地處青藏高原腹地，涉及兩群三帶的生態(tài)安全屏障，如何協(xié)調(diào)光伏開發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)環(huán)境之間的關(guān)系，是青海未來(lái)清潔能源開發(fā)中必須考慮的重大問(wèn)題。據(jù)了解，黃河公司已將生態(tài)保護(hù)的理念融入開發(fā)中，從電站設(shè)計(jì)、施工、安裝環(huán)節(jié)開展環(huán)境保護(hù)措施的研究，平衡光伏電站建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。

怎樣定量研究大規(guī)模光伏電站建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的效益?“光伏電站的大規(guī)模開發(fā)也就是近幾年的事情，光伏電站對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是行業(yè)共同面對(duì)的新問(wèn)題。”西北旱區(qū)生態(tài)水利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任周孝德介紹，已在共和縣建立起中長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

“分析2012年至2016年間，54平方公里區(qū)域內(nèi)的遙感影像圖，以2013年為界，電站規(guī)模逐漸增加，生態(tài)環(huán)境累計(jì)效應(yīng)逐年顯現(xiàn)。局部區(qū)域植被覆蓋度顯著增長(zhǎng)，增幅達(dá)15%，年均降雨量增長(zhǎng)逾20%，風(fēng)速?gòu)?.8m/s降到1.6m/s，對(duì)氣溫影響不明顯,土壤有機(jī)含量增幅顯著。”周孝德說(shuō)。