郭小江：我們開發(fā)了集資源評(píng)估、選型選址、場群設(shè)計(jì)、并網(wǎng)分析、生產(chǎn)模擬于一體的大型能源基地規(guī)劃優(yōu)化平臺(tái)，解決以往新能源場站在規(guī)劃階段各專業(yè)數(shù)據(jù)一致性較差、源網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)不匹配、源網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性欠佳等問題，實(shí)現(xiàn)大型能源基地從資源評(píng)估、微觀選址、一體化設(shè)計(jì)、并網(wǎng)安全和生產(chǎn)模擬的全流程一體化開發(fā)設(shè)計(jì)。

(資料圖)

近日，國家能源局召開了2023年第三季度新聞發(fā)布會(huì)，相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，甘肅等?。▍^(qū)）持續(xù)推進(jìn)大型“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目建設(shè)，可再生能源發(fā)展實(shí)現(xiàn)了新突破。截至今年第一季度，第一批9705萬千瓦基地項(xiàng)目已全面開工，項(xiàng)目并網(wǎng)工作正在積極推進(jìn)，力爭于底前全部建成并網(wǎng)投產(chǎn)。第二批基地項(xiàng)目陸續(xù)開工建設(shè)，第三批基地項(xiàng)目清單近期已正式印發(fā)實(shí)施。

“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要支撐。那么，隨著三批項(xiàng)目陸續(xù)落地，我國“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目積累了哪些經(jīng)驗(yàn)？在特殊的地理環(huán)境和地質(zhì)條件下，三批項(xiàng)目對(duì)發(fā)電設(shè)備、項(xiàng)目建設(shè)和消納送出提出了哪些新要求？日前，《中國能源報(bào)》記者就此采訪了中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司副院長郭小江。

環(huán)境適應(yīng)性要求高

中國能源報(bào)：在“沙戈荒”地區(qū)開發(fā)新能源項(xiàng)目，對(duì)發(fā)電設(shè)備提出了哪些新要求？

郭小江：“沙戈荒”地區(qū)海拔相對(duì)較高，多處于1000米以上，環(huán)境惡劣，浮塵日、雷暴日、沙塵暴較多，氣溫夏季高、冬季低，季節(jié)性溫差變化較大，為新型能源基地規(guī)劃、建設(shè)和經(jīng)濟(jì)開發(fā)帶來了諸多挑戰(zhàn)。同時(shí)，“沙戈荒”地區(qū)寬溫差、沙蝕、磨損、地基承載弱等問題交互產(chǎn)生，使設(shè)備方案定制更為復(fù)雜。

例如，地面溫度高，晝夜溫差大，沙漠邊緣地區(qū)夏季最高氣溫超過40攝氏度，會(huì)加速設(shè)備老化、氧化、變形；大風(fēng)揚(yáng)塵天氣易形成沙暴浮塵，會(huì)磨損、侵蝕風(fēng)機(jī)葉片、太陽能板等設(shè)備，造成能量損失；含濕陷性黃土，地基承載力弱，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)沉陷，影響機(jī)組安全運(yùn)行。

眾所周知，開發(fā)建設(shè)新能源發(fā)電項(xiàng)目對(duì)發(fā)電設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性要求較高，對(duì)發(fā)電設(shè)備容量也有更高要求，需要相關(guān)企業(yè)重新考慮“沙戈荒”地區(qū)的發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)及方案。如目前海上風(fēng)電領(lǐng)域的風(fēng)機(jī)已有16兆瓦，18兆瓦和20兆瓦機(jī)型也在研制中。雖然這些風(fēng)機(jī)容量很大，但不可以將其直接搬到“沙戈荒”大型風(fēng)電光伏基地使用。然而，目前陸上風(fēng)機(jī)一般為5兆瓦—8兆瓦，和大風(fēng)機(jī)還有一定規(guī)模差距。

因此，“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地的發(fā)電設(shè)備將呈現(xiàn)三個(gè)特點(diǎn)：高適應(yīng)性的定制化，要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠妥匀画h(huán)境的特殊要求；大型化，以滿足規(guī)模建設(shè)的總體要求；要在滿足上述兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具備經(jīng)濟(jì)性，不斷促進(jìn)成本降低。例如，在內(nèi)蒙古庫布齊沙漠鄂爾多斯南部新能源基地的風(fēng)電項(xiàng)目中，我們就在定制化風(fēng)機(jī)方面開展了重點(diǎn)研究，開發(fā)了120米級(jí)避掃塔抗沙蝕低沙敏長柔葉片，研制了低沙塵敏感翼型及其氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)在沙塵環(huán)境下機(jī)組年發(fā)電量提升1%-3%。同時(shí)，采用預(yù)彎優(yōu)化設(shè)計(jì)、前緣鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)等技術(shù)，加裝高耐磨防沙保護(hù)膜，增強(qiáng)葉片在風(fēng)沙環(huán)境中的可靠性。

新能源主動(dòng)支撐必不可少

中國能源報(bào)：“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地的電力消納和送出面臨哪些挑戰(zhàn)？如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？

郭小江：我國“沙戈荒”面積廣闊，主要位于新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等省（區(qū)）。這些地區(qū)光照強(qiáng)、降水少、土地相對(duì)平坦，是太陽能資源富集地區(qū)。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)劃，“十四五”期間，我國將建設(shè)九大大型清潔能源基地，其中包括黃河幾字彎清潔能源基地、河西走廊清潔能源基地、新疆清潔能源基地、黃河上游清潔能源基地等。未來，“沙戈荒”地區(qū)可再生能源項(xiàng)目開發(fā)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐，其裝機(jī)規(guī)模十分可觀。

然而，“沙戈荒”地區(qū)電力需求較低，遠(yuǎn)離城市負(fù)荷中心，供電地區(qū)和用電負(fù)荷地區(qū)之間距離較遠(yuǎn)。同時(shí)，“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地送端系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，電網(wǎng)調(diào)節(jié)消納能力有限，系統(tǒng)慣性低、抗擾動(dòng)能力差；新能源發(fā)電機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定支撐能力有限，送端系統(tǒng)面臨頻率、電壓失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；基地受到送出曲線、機(jī)組調(diào)控能力、系統(tǒng)安全穩(wěn)定性等多重約束，對(duì)能源基地的調(diào)度控制帶來挑戰(zhàn)。

因此，在“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地開發(fā)和建設(shè)過程中，要考慮配套基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)消納送出的問題。我們認(rèn)為，一開始就要做好項(xiàng)目的源網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃、靈活性資源規(guī)劃和系統(tǒng)強(qiáng)度校核提升規(guī)劃等工作。在發(fā)電設(shè)備方面，希望可以提升其主動(dòng)支撐能力。對(duì)此，我們研發(fā)了具有構(gòu)網(wǎng)能力的大型風(fēng)電機(jī)組電壓源型并網(wǎng)控制技術(shù)，在慣量主動(dòng)響應(yīng)、極弱電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、振蕩抑制、故障穿越支撐等方面具有優(yōu)勢，適用于能源富集地區(qū)“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地弱交流網(wǎng)的并網(wǎng)環(huán)境。

同時(shí)，我們突破了雙風(fēng)輪仿真設(shè)計(jì)軟件開發(fā)、成套關(guān)鍵裝備制造和實(shí)驗(yàn)測試方法等關(guān)鍵技術(shù)，建立了一套風(fēng)能高效緊湊梯次捕獲利用的基礎(chǔ)理論與技術(shù)體系。引入高耗能企業(yè)及產(chǎn)業(yè)并向“沙戈荒”地區(qū)的轉(zhuǎn)移，推進(jìn)“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地電力就地消納與開發(fā)外送并舉。此外，還配置了靈活性調(diào)節(jié)電源。如在庫布齊能源基地配備4臺(tái)100萬千瓦火電機(jī)組，提升系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力。

需一體化整體考量

中國能源報(bào)：“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地開發(fā)和建設(shè)還需要開展哪些研究，以保證相關(guān)規(guī)劃順利實(shí)施？

郭小江：“沙戈荒”風(fēng)電光伏基地地域范圍廣，風(fēng)光資源分布差異大。基地一開始都是按照風(fēng)光火儲(chǔ)等各類電源綜合配置規(guī)劃實(shí)施的，能否實(shí)現(xiàn)多種綜合能源一體化調(diào)度運(yùn)行，以保證整個(gè)能源基地經(jīng)濟(jì)、安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行是重要課題。

由于涉及新能源發(fā)電、配套靈活性資源等多種類型設(shè)施，匯集系統(tǒng)布局復(fù)雜，需在時(shí)間、空間尺度進(jìn)行精細(xì)化綜合規(guī)劃研究。我們將通過數(shù)字化、智能化技術(shù)來解決電力系統(tǒng)可靠性和環(huán)境適應(yīng)性難題。為此，我們開發(fā)了集資源評(píng)估、選型選址、場群設(shè)計(jì)、并網(wǎng)分析、生產(chǎn)模擬于一體的大型能源基地規(guī)劃優(yōu)化平臺(tái)，解決以往新能源場站在規(guī)劃階段各專業(yè)數(shù)據(jù)一致性較差、源網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)不匹配、源網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性欠佳等問題，實(shí)現(xiàn)大型能源基地從資源評(píng)估、微觀選址、一體化設(shè)計(jì)、并網(wǎng)安全和生產(chǎn)模擬的全流程一體化開發(fā)設(shè)計(jì)。

同時(shí)，我們綜合考慮新能源消納、經(jīng)濟(jì)性、安全性及電網(wǎng)支撐等多維因素，實(shí)現(xiàn)基地友好并網(wǎng)、主動(dòng)支撐、優(yōu)化調(diào)度及快速控制，打造千萬千瓦級(jí)多能互補(bǔ)大型能源基地一體化運(yùn)行控制典型建設(shè)模式與整體解決方案。和發(fā)電設(shè)備一樣，“沙戈荒”地區(qū)儲(chǔ)能開發(fā)同樣面臨安全性、電網(wǎng)適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性、運(yùn)維困難等共性技術(shù)難題，需從系統(tǒng)架構(gòu)、管控、運(yùn)維、集成方面突破，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。

運(yùn)維方面，可從運(yùn)維裝備開發(fā)及應(yīng)用和電站智能一體化管控平臺(tái)兩方面去提升效率。面對(duì)“沙戈荒”大容量電站區(qū)域廣、缺水、沙塵大等問題，開發(fā)基于大載重電動(dòng)無人機(jī)、智能清掃機(jī)器人等運(yùn)維裝備，是實(shí)現(xiàn)電站良好運(yùn)維的必要手段。此外，利用無人機(jī)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，開發(fā)集成三維設(shè)計(jì)優(yōu)化、可視化基建及故障診斷的智能一體化管控平臺(tái)，將支撐“沙戈荒”大容量電站開發(fā)及建設(shè)管理。

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