中國儲能網(wǎng)訊：6月18日，國網(wǎng)青海省電力公司電力科學研究院宣布，青海首個100兆瓦時構網(wǎng)型儲能人工短路擾動試驗順利完成。此次試驗旨在驗證“雙高”電網(wǎng)特性下構網(wǎng)型儲能電站的調(diào)節(jié)能力，是探索從電源側解決弱電網(wǎng)環(huán)境下新能源穩(wěn)定運行問題的重要示范。
近年來，新能源在青海能源結構中的占比逐年提高。截至5月底，青海省全口徑裝機容量為5664萬千瓦，其中新能源發(fā)電的裝機容量為3920萬千瓦；今年1～5月，全省發(fā)電量為437億千瓦時，新能源發(fā)電量217億千瓦時。以此計算，青海目前的裝機容量和發(fā)電量占比已分別達到69.21%和49.65%，均居全國前列。
青海在清潔能源發(fā)展中的“領先地位”，既得益于政策支持，也離不開電力科技的有效助力。在過去幾年中，青海的能源電力行業(yè)充分利用本地資源稟賦，將科技成果運用到清潔能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，不斷應對貫穿綠電生產(chǎn)、傳輸、存儲等環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)。
信息技術，助力大規(guī)模并網(wǎng)預測
塔拉灘位于青海省海南藏族自治州共和縣，2012年，我國首個千萬千瓦級太陽能發(fā)電基地在此開工建設，12年來，曾經(jīng)的不毛之地已經(jīng)變成了占地面積為345平方千米的光伏發(fā)電園區(qū)——海南共和生態(tài)光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)。今天，超過700萬塊藍色光伏板在此鋪展，生產(chǎn)著綠色電力。每天，園區(qū)除了源源不斷地送出綠電，也將生產(chǎn)運營的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)?60多千米外的青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心。
青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心于2023年7月正式揭牌，其前身為2018年年初建設運營的全國首個新能源大數(shù)據(jù)中心。中心應用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、遙感測量等信息技術，精準預測天氣變化，可以實時監(jiān)測發(fā)電設備的運行狀況。
“除了顯示省內(nèi)新能源電站的分布情況，我們還能通過大數(shù)據(jù)中心的集控終端進入某個具體的光伏電站，看到電站所有逆變器的運行情況，掌握實時的交流和直流信息?！鼻嗪＞G能數(shù)據(jù)有限公司副總經(jīng)理范克威指著青海省智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心的屏幕說。此時，屏幕上顯示的是全省453座新能源場站的運行情況。
他在大屏幕上點擊了一個風電場，隨后，風電場的溫度參數(shù)、氣象信息等環(huán)境數(shù)據(jù)和風機的運行情況便顯示了出來。同時，風機內(nèi)部的運行情況，包括機艙、葉輪等設備的運行數(shù)據(jù)也顯示在屏幕上?！皩Πl(fā)電能力的分析研判，既可以幫助新能源企業(yè)提高發(fā)電效率，也能打造清潔能源監(jiān)測全景視圖，支撐源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展。”他說。
為了進一步提升新能源消納分析水平，2023年9月，國網(wǎng)青海電力建成“新能源精細化消納分析”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精準定位并可視化展示每一個新能源場站消納受阻的情況，時效性可以達到分鐘級。同時，系統(tǒng)可以細分“站內(nèi)”“網(wǎng)架”“調(diào)峰”“市場”等多項因素，利用大數(shù)據(jù)技術設計精細化消納分析算法。
“‘把準脈’抓住癥結，就能‘開準方’藥到病除。該系統(tǒng)自應用以來，將新能源消納受阻原因分析的準確率提高了20%以上?！眹W(wǎng)青海電力調(diào)控中心水電和新能源處處長鮮文軍介紹。
在提高新能源利用率的同時，國網(wǎng)青海電力也運用信息技術，基于新能源行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，依托海量集控數(shù)據(jù)、電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)和天氣預報數(shù)據(jù)，研發(fā)了新能源功率預測大數(shù)據(jù)模型，并打造覆蓋年、月、周、日、日內(nèi)的全時間尺度的電力電量預測體系，解決了原有極端天氣影響對新能源預測結果影響大、中長期新能源電量預測精度低以及新能源納入電力電量平衡比例確定困難等問題。
2023年4月27日至28日青海寒潮期間，平臺實現(xiàn)了對寒潮遷移路徑的預報，準確量化了寒潮對海西、海南新能源基地發(fā)電的影響。面對2023年5月20日至21日的沙塵天氣，經(jīng)過修正的光伏功率預測結果精度提升1.7個百分點，這為極端天氣下的電力安全供應提供保障。
數(shù)字技術，提高算力“含綠量”
6月6日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布了2023年度國家綠色數(shù)據(jù)中心名單，中國電信（國家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心、中國聯(lián)通三江源國家大數(shù)據(jù)基地、中國移動（青海海東）數(shù)據(jù)中心成功入選。
算力產(chǎn)業(yè)是青海近年培育發(fā)展新動能、開辟發(fā)展新賽道的重點方向。在5月24日舉行的“推動高質(zhì)量發(fā)展”系列主題新聞發(fā)布會上，青海省委副書記、省長吳曉軍在介紹本省算力發(fā)展的情況時，先展示了這樣一組數(shù)據(jù)：青海常年干燥度為2.38，平均氣溫3.4攝氏度，數(shù)據(jù)中心可以實現(xiàn)全年314天自然冷卻，制冷用電比全國平均水平低40%左右。在青海投資算力，投資成本大概要少20%，運營成本降低30%，投資回報年限縮短2年。
除了氣候適宜、投資回報率高，綠色電力也是青海成為算力產(chǎn)業(yè)“天然良港”的另一大優(yōu)勢。算力對能源的需求量很大，青海不僅電力資源豐富，還具備將綠色電力轉化為綠色算力的能力。
3月底和4月初，青海分別在北京、深圳、南京召開了產(chǎn)業(yè)推介會，簽約和落地了一大批項目。在推介會籌備階段，國網(wǎng)青海電力按照青海省委省政府的要求，對青海三大運營商數(shù)據(jù)中心開展了綠電溯源，為租賃三大運營商算力資源的10家相關企業(yè)出具了使用綠電的證明。
綠電溯源得益于智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心的綠電溯源平臺。這個平臺自2021年7月起開始構建，平臺應用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術，首創(chuàng)全網(wǎng)用能結構溯源算法模型，動態(tài)分析綠電生產(chǎn)、傳輸和消納的全過程數(shù)據(jù)，讓每一度綠電都“有跡可循”。
2022年，基于綠電溯源平臺，國網(wǎng)青海電力聯(lián)合中國電信打造全國首個100%清潔能源可溯源綠色大數(shù)據(jù)中心，構建基于“智能電網(wǎng)+綠電交易+綠電溯源”的綠電供應體系，動態(tài)分析、立體呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)中心所用清潔能源生產(chǎn)、傳輸、消納全過程的數(shù)據(jù)。
當前，國網(wǎng)青海電力正在建設國內(nèi)首個清潔能源和綠色算力調(diào)度中心。調(diào)度中心將依托青海智慧雙碳大數(shù)據(jù)中心建設打造調(diào)度中心，設置清潔能源產(chǎn)業(yè)高地展示交流中心和綠色電力算力調(diào)度中心兩大核心功能區(qū)，全方位展示青海能源轉型和電算融合發(fā)展相關成果。目前，該中心已接入全省所有算力數(shù)據(jù)中心資源數(shù)據(jù)和功耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對全省算力數(shù)據(jù)中心算力資源和功耗狀態(tài)的全面監(jiān)測。
儲能技術，讓綠電“物盡其用”
儲能是新能源大規(guī)模發(fā)展的重要支撐。在青海，多元化的儲能技術為本地新能源的消納和存儲提供了更多解決方案。
6月20日上午，在位于海西州德令哈市的青海中控50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站中，幾位工人逐一檢測著呈圓形分布的定日鏡。位于吸熱塔附近的電站中控室，平臺操作人員正在通過公司自主研發(fā)的云檢測系統(tǒng)，對太陽能的發(fā)電能力進行預測，并發(fā)出指令，調(diào)節(jié)定日鏡的方向。
“定日鏡以吸熱塔為中心，將太陽光反射到吸熱器上。升溫的加熱器將熔鹽加熱至565攝氏度。這些高溫熔鹽會被輸送至儲鹽罐中，當需要發(fā)電時，熔鹽再被輸送至換熱器，經(jīng)過熱交換器產(chǎn)生蒸汽，就能推動渦輪發(fā)電機發(fā)電?！鼻嗪Ｖ锌靥柲馨l(fā)電有限公司總經(jīng)理劉文闖說。
中控50兆瓦塔式光熱電站是我國首批投入商業(yè)化運行的帶熔鹽儲能的塔式光熱電站，是全球首個也是唯一一個年度實際發(fā)電量超過年設計發(fā)電量的塔式熔鹽儲能光熱電站，其核心技術全部采用的是國產(chǎn)技術。
劉文闖告訴我們，在儲能技術方面，電站配置了7小時熔鹽儲能系統(tǒng)，設計年發(fā)電量1.46億千瓦時，等效的滿負荷運行小時數(shù)可達2920小時。
“安全性高是熔鹽儲能技術最顯著的特點。因為熔鹽吸熱放熱機理是純物理反應，理論上相對電化學和氫能較安全穩(wěn)定，運行時也不產(chǎn)生溫室氣體或有毒物質(zhì)。系統(tǒng)運行過程中幾乎沒有材料損耗和性能衰減?！彼f。
更為重要的是，熔鹽所用的主要成分是硝酸鹽，而青海的察爾汗湖就產(chǎn)出大量硝酸鹽。在青海布局熔鹽儲能技術支撐，可以實現(xiàn)就地取材。同時，硝酸鹽不同于鋰電池材料，其市場周期波動性不大，且使用年限較長，為25年左右。因此，這種技術支撐的項目后期維護成本相對較低。
劉文闖說，熔鹽儲能系統(tǒng)目前使用的是二元鹽，也就是用產(chǎn)自青海鹽湖的硝酸鉀和硝酸鈉混合物做介質(zhì)，但我們也在借助不同種類的加熱材料，嘗試新的技術方案。一種方案是借助不同的鹽材料，將原有230攝氏度的熔點調(diào)整到70～80攝氏度，這樣的話，熔鹽的熱利用區(qū)間會更高，發(fā)熱效率也會更高。另一種方案也在進行實驗，是將二氧化碳替換鹽作為介質(zhì)，以進一步提高加熱的效率。
當前，為了突破“卡脖子”難題，青海中控還不斷研究開發(fā)核心技術，包括塔式太陽能熱發(fā)電整體解決方案和能量效率設計、基于分布式網(wǎng)絡通信的鏡場大規(guī)模聚光控制。儲能技術也是他們持續(xù)攻堅的方向。
為提高風、光、熱等多種資源的利用效率，國網(wǎng)青海電力探索了“廠網(wǎng)共建”模式，聚焦綜合能源互補及高效轉換技術研究，針對系統(tǒng)峰谷匹配特性，分析基于裝置的削峰填谷及電能互補技術、轉換裝置對能源互補技術的影響，保障綜合能源的經(jīng)濟性、可靠性、能效性。
