中国新能源的“梦工厂”

    今年7月31日，在国际奥委会第128次全会上，北京携手张家口获得2022年冬奥会举办权。

    此前不久，国家发改委正式印发《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》。该规划提出，张家口区域可再生能源消费量占终端能源消费总量比例，力争从2014年的7%提升至2020年的30%。而坐落于此的国家风光储输示范工程将为此打下坚实基础。

    该示范工程占地4500亩，固定投资近100亿元，拥有177台风机、几十种规模化光伏组件以及近30万节的储能电池，由国家电网公司下属的国网冀北电力有限公司负责建设运营。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》强调，要“推动低碳循环发展。推进能源革命，加快能源技术创新，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系”。在这方面，国家电网风光储输示范工程走在了前面。

    目前，国外尚无风光储联合发电的尝试。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》的说明中提出，落实创新驱动发展战略，必须把重要领域的科技创新摆在更加突出的地位，实施一批关系国家全局和长远的重大科技项目。国家电网公司发挥示范工程在新能源设备需求及技术发展趋势上具有的比较优势及辐射能力，组织吸纳国内主流风电机组、光伏技术和储能、电工装备厂家参与，设备综合国产化率大于99%，取得多项完全具有自主知识产权的原创性成果和核心技术。其中风光储联合发电互补机制及系统集成、风光储联合发电监控、大规模多类型电池储能电站集成及调控技术已达国际领先水平。

    有人称该示范工程为“中国新能源的‘梦工厂’”。它有“三个最大、一个首创”：国内最大的源网友好型风电场、国内最大的功率调节性光伏电站、世界上最大的多类型化学储能电站；首创风光储输联合发电控制和调度模式。

    自2011年11月25日国家风光储输示范工程一期工程竣工投产以来，该工程已经安全运行近4年。年发电量突破3.2亿千瓦时。截至2014年5月底，累计节约标准煤24万吨、减排二氧化碳45万吨。该示范工程一期风机年平均可利用率达到98.75%，一期光伏年平均可利用率达到97.72%，电站调度运行任务完成率达到100%。

    早在2012年，我国风电装机容量就超过美国，升至全球榜首。截至今年2月底，中国并网风电装机容量首次突破1亿千瓦，达到10004万千瓦。

    但风电和光伏是间歇性新能源，如果要实现规模化，仍面临一些技术难题。其中最大的难题是，因风光新能源具有随机性、波动性、间歇性等特征，难以有效预测、调度和控制，因此储能就是一个必须攻克的难题。

    国家电网风光储输示范工程有效地攻克了技术难关。该项目储能有功响应速度60MW/min，控制精度0.1MW，在无功模式下，SVG响应速度均为毫秒级，可以快速补偿风电、光伏出力间歇性导致的母线电压波动及瞬动。储能电站响应速度达到686K Var/s，对储能电站进行有功吞吐导致的电压波动可以进行快速补偿。

    储能电站具备24小时不间断参与联合发电的条件，并能在“平滑波动”和“削峰填谷”运行模式间灵活切换，捉摸不定的“风”和日出夜隐的“光”被乖乖驯服。

    另外，风光储电站一般地处偏远，一旦外部电网发生故障，将对电站内正常安全生产和日常生活造成极大影响。因此，黑启动就成为风光储电站必须具备的能力。

    所谓黑启动，是指电站在失去外部电网供电的情况下，通过内部自启动能力的部件向其他发电单元送电，最终实现电站自启动。

    早在去年，示范工程就首次在全球范围内实现风光储联合发电站黑启动。这意味着在失去外部电网供电的情况下，电站可通过内部自启动能力，保持电网正常运行。

    除储能技术及黑启动外，国家电网风光储输示范工程硕果累累：牵头编写国家标准4项，发布国家电网公司企业标准6项；国家科技支撑计划7大课题全部通过国家科技部正式验收；两项国家863科技项目进入现场试验测试阶段；直驱、双馈类型风机高电压穿越改造实现重大突破，机型、倍数均为国内首台首次。

    其中永磁直驱5兆瓦大风机创造多项行业之“最”，成为示范引领的“新亮点”。冀北坝上地区，是我国7个千万千瓦级风电基地之一，由于风机高电压承受能力不足已多次造成脱网事故，给电网的安全稳定运行带来极大隐患。项目团队以《风电机组高电压穿越技术研究及应用》课题为主攻方向，在直驱风机2.5MW机组高电压穿越改造项目中，成功跨越1.3倍机端额定电压下不脱网运行200毫秒时限，完成对直驱风机的改造。

    截至目前，示范工程共申请专利108项，发表论文103篇，（其中SCI、EI收录42篇），申请软件注册权7项，研究成果已被推广应用于甘肃敦煌及青海都兰等项目建设。“大容量风光储联合发电关键技术研究及示范应用”课题高票通过中国电机工程协会组织的专家评审，荣获国家电网公司科技进步特等奖。

    今年5月，全国人大常委会原副委员长、中国科学院原院长路甬祥院士，率“发展分布式可再生能源应用和智能微网咨询研究”课题组一行赴张北调研。他高度肯定了国家电网公司在新能源并网领域所做的工作，并表示，国家电网公司在促进新能源发展中做了实事，国家风光储输示范工程是中国的、世界的，也是现代的、未来的。

    几年来运行的实践证明，示范工程已成功构建起目前世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及智能输电四位一体的新能源智能稳定接纳系统。随着“一带一路”战略的深入推进，再加上绿色奥运的开展，中国的风光储输项目，不仅有条件成为国内了解新能源发展方向的窗口，还基本具备了配合国家总体外交政策，实施新能源技术“走出去”的可能性，或将成为中国创造的又一张“金名片”。