6月14日，記者走進(jìn)河北省張北縣的草原，探訪了世界上最大的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地。這里通過風(fēng)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能的互補(bǔ)，使最終輸出的電力更加平滑，對(duì)電網(wǎng)沖擊更小，探索解決當(dāng)前在全球范圍內(nèi)制約新能源大規(guī)模開發(fā)利用的技術(shù)瓶頸。
變垃圾電為綠色電力
在風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程監(jiān)控室里，大大的屏幕上顯示了當(dāng)時(shí)的發(fā)電情況：風(fēng)電63.59MW（兆瓦），光伏發(fā)電18.84MW，儲(chǔ)能-3.4MW。
國(guó)網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站有限公司副總經(jīng)理王銀明解釋說(shuō)，當(dāng)風(fēng)力較大或陽(yáng)光較強(qiáng)時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以把多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，這時(shí)候儲(chǔ)能顯示就是負(fù)數(shù)。反之儲(chǔ)能裝置就需要釋放能量，以使整體電能輸出更加平穩(wěn)。
我國(guó)是風(fēng)電大國(guó)。從2005年開始，每年風(fēng)電裝機(jī)翻番增長(zhǎng)，2011年新增裝機(jī)容量1800萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到6500萬(wàn)千瓦，均居全球第一位。同時(shí)，我國(guó)也是光伏設(shè)備制造大國(guó)。從2006年開始，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量增幅連續(xù)5年超過100%，產(chǎn)量居世界第一。
但是，風(fēng)電和光伏發(fā)電都有一個(gè)天然的缺陷，就是時(shí)有時(shí)無(wú)，是間歇性的；時(shí)大時(shí)小，是波動(dòng)性的；很難預(yù)測(cè)，是隨機(jī)性的。由此產(chǎn)生了幾個(gè)問題：其一，風(fēng)電和光伏發(fā)電作為單一的發(fā)電系統(tǒng)提供電能輸出時(shí)，需要建設(shè)大量的備用容量和調(diào)峰電源，以防其不出力時(shí)隨時(shí)備用。一般來(lái)說(shuō)，所需的配比是1：0.9，也就是1兆瓦的風(fēng)電或光伏發(fā)電，需要配備0.9兆瓦的火力發(fā)電，這些火電起備用作用，經(jīng)濟(jì)性不高。其二，風(fēng)電和光伏發(fā)電出力多變和瞬間沖擊，對(duì)電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性造成影響，不安全。其三，風(fēng)電、光伏大規(guī)模并網(wǎng)引起電壓水平降低，風(fēng)機(jī)中的電子設(shè)備帶來(lái)諧波污染，影響電能質(zhì)量。
而且，我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源富集區(qū)域多集中于西北、東北等地，本地電力負(fù)荷有限，而我國(guó)70%以上的能源需求集中在東中部地區(qū)，這些電力必須上網(wǎng)，通過遠(yuǎn)距離高壓輸送到東部負(fù)荷中心。
正因如此，隨著我國(guó)風(fēng)電的快速增長(zhǎng)，局部地區(qū)的棄風(fēng)限電問題日趨嚴(yán)重。2011年度，全國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)限電總量超過100億千瓦時(shí)，平均利用小時(shí)數(shù)大幅減少，個(gè)別?。▍^(qū)）的利用小時(shí)數(shù)已經(jīng)下降到1600小時(shí)左右，并網(wǎng)和消納問題已經(jīng)成為制約我國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。
“風(fēng)電和光伏發(fā)電直接接入對(duì)電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行不利。但通過風(fēng)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能互補(bǔ)，輸出功率波動(dòng)可以明顯改善。”王銀明說(shuō)。
記者在示范基地采訪的時(shí)候，有好幾次時(shí)陰時(shí)晴。王銀明說(shuō)，在這種情況下，儲(chǔ)能裝置可以起到很好的調(diào)節(jié)作用。不然的話，天陰時(shí)電網(wǎng)調(diào)度要立即命令備用火電啟用，2分鐘后天晴了，火電又要停止出力，很不經(jīng)濟(jì)。
他介紹說(shuō)，經(jīng)過風(fēng)光儲(chǔ)幾種能源模式互補(bǔ)之后，最終輸出的電能可以基本達(dá)到常規(guī)電源的性能指標(biāo)，目前已經(jīng)累計(jì)發(fā)電1.4億度。
匯聚多種技術(shù)路線
和人們通常見到的三個(gè)大葉片的風(fēng)機(jī)不同，這里還有一種垂直軸的風(fēng)機(jī)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，很像一把張開的巨傘。
王銀明說(shuō)，這種1兆瓦的垂直軸風(fēng)機(jī)，是國(guó)內(nèi)最大的同類型風(fēng)機(jī)，特點(diǎn)是對(duì)風(fēng)向沒有要求，可以利用來(lái)自不同方向的風(fēng)力，提高風(fēng)能利用效率20%至30%。
實(shí)際上，這個(gè)世界上最大的風(fēng)光儲(chǔ)輸基地，可以說(shuō)是風(fēng)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備的大薈萃，匯集了這三類能源利用方式中各類工業(yè)化路線的裝置。
在風(fēng)電發(fā)電中，已投運(yùn)容量93.5兆瓦，涵蓋了4種機(jī)型：2兆瓦雙饋?zhàn)兯傩惋L(fēng)機(jī)；2.5兆瓦永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)；3兆瓦永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)，這也是國(guó)內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行的單機(jī)容量最大的永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)；1兆瓦垂直軸風(fēng)機(jī)，還有一臺(tái)5兆瓦大容量風(fēng)機(jī)將于年內(nèi)投運(yùn)。
在太陽(yáng)能發(fā)電中，已投運(yùn)容量40兆瓦，涵蓋了5種發(fā)電設(shè)備：多晶硅光伏組件；單晶硅光伏組件；非晶薄膜光伏組件；背接觸式光伏組件；高倍聚光電池組件。
在儲(chǔ)能裝備中，已投運(yùn)14兆瓦磷酸鐵鋰電池，這也是世界上規(guī)模最大的鋰電池儲(chǔ)能電站，計(jì)劃下半年投產(chǎn)液流電池，鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也正在進(jìn)行招標(biāo)采購(gòu)。
據(jù)介紹，之所以匯集如此種類繁多的裝備，是為了積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以比較各類技術(shù)路線的優(yōu)劣，為我國(guó)新能源大規(guī)模友好接入電網(wǎng)積累經(jīng)驗(yàn)。
“經(jīng)過風(fēng)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的互補(bǔ)，這些綠色電力通過智能變電站并網(wǎng)外送，并經(jīng)過升壓，最終送到北京，點(diǎn)亮首都的萬(wàn)家燈火。”王銀明說(shuō)。
現(xiàn)在，這里幾乎每天都有人前來(lái)參觀，很多到張家口市的人會(huì)專程坐上1個(gè)多小時(shí)的車，前來(lái)參觀這個(gè)世界最大的風(fēng)光儲(chǔ)基地，可以說(shuō)是張家口的一張名片。
對(duì)于未來(lái)，他們有著很多暢想：基地的整體規(guī)劃面積是7500畝，規(guī)劃建設(shè)至少300兆瓦風(fēng)電、100兆瓦光伏發(fā)電和110兆瓦儲(chǔ)能電站，為更大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)探索經(jīng)驗(yàn)。
