9月，北京暑熱猶在，而200公里以外的河北省張北縣已是秋風(fēng)颯颯。
從高速公路進入張北縣后，最先映入眼簾的是矗立在道路兩旁的巨大風(fēng)機，修長的葉片迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，這是屬于張北這個“新能源之都”最獨特的標識。
9月18～19日，中國工程院“低碳奧運院士行”考察研討活動在河北省張家口市舉行。14位來自中國工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部的院士與全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、中國電力企業(yè)聯(lián)合會理事長劉振亞，河北省副省長張杰輝，國家電網(wǎng)公司黨組成員、副總經(jīng)理王敏以及相關(guān)專家共同考察調(diào)研了張北國家風(fēng)光儲輸示范工程和新能源與儲能運行控制國家重點實驗室。在張北風(fēng)光儲輸示范工程現(xiàn)場，排列整齊的光伏板在烈日下熠熠閃光，白色的風(fēng)機在藍天下歡快起舞，這幅清爽而遼闊的圖景彰顯著可再生能源旺盛的生命力，展示著風(fēng)光儲輸示范工程為未來能源開發(fā)與利用勾勒的前景。
馴“烈馬”成“良駒”
張北風(fēng)光儲輸示范工程是世界上第一個集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體，綜合開發(fā)利用新能源的創(chuàng)新工程，在能源資源緊缺、生態(tài)日益失衡的當(dāng)今社會，張北示范工程的建設(shè)和運行，為推動新能源發(fā)展、推進能源革命具有重要意義。
長期以來，我國能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，大規(guī)模開發(fā)利用化石能源，對大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成嚴重污染和破壞，許多地方已超過環(huán)境容量。“當(dāng)前，我國面臨著資源與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)，在2014年中美氣候變化聯(lián)合聲明中，中國宣布，計劃在2030年左右二氧化碳排放達到峰值，并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右，大力發(fā)展可再生能源已成為必然選擇。”彭蘇萍院士說。
進入新世紀以來，全球新能源快速發(fā)展，我國發(fā)展勢頭更猛，遠遠超出預(yù)期。2000～2015年，全球風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機分別增長了23倍、175倍；我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機分別增長了280倍、1400倍，遠超全球水平。陳清泉院士認為，推動工業(yè)革命的核心要素是能源和信息，第三次工業(yè)革命中的能源是新能源，信息是大數(shù)據(jù)，前兩次工業(yè)革命中國未能占領(lǐng)先機，因此一定要占領(lǐng)第三次工業(yè)革命的制高點。
新能源的發(fā)展大勢洶涌而來，但如何用好新能源，成為了能源領(lǐng)域的一個難題。新能源的利用和傳統(tǒng)能源完全不同，它具有隨機性、波動性、間歇性等特點，新能源大規(guī)模開發(fā)、并網(wǎng)、配置和消納，對于電力系統(tǒng)而言是巨大的挑戰(zhàn)。“可再生能源利用最大的問題就是如何安全穩(wěn)定入網(wǎng)。大約五年前，德國風(fēng)電發(fā)生了600萬千瓦的脫網(wǎng)事故，引起了整個歐洲電網(wǎng)的震蕩，這樣的教訓(xùn)是慘痛的。”鄭健超院士說。
對于電網(wǎng)系統(tǒng)而言，可再生能源如同一匹“烈馬”，質(zhì)素雖好，卻很難馴服。如何增強風(fēng)電和光伏發(fā)電的友好性，如何保障大規(guī)模新能源并網(wǎng)安全，如何實現(xiàn)新能源大范圍配置，是國內(nèi)外新能源發(fā)展面臨的共性問題。
張北風(fēng)光儲輸示范工程正是為破解這一難題而建設(shè)。工程以“風(fēng)光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能輸電”實現(xiàn)新能源大規(guī)模開發(fā)和利用。從某種意義上說，風(fēng)光儲輸是我國未來能源利用模式的一個縮影，大型風(fēng)光能源基地發(fā)出的綠色清潔電力通過堅強智能電網(wǎng)輸送，儲能則是其中的調(diào)節(jié)電源。風(fēng)光儲輸如同一個深諳烈馬習(xí)性的馴馬師，馴烈馬成良駒。
讓“垃圾電”變“友好電”
隨著中國申辦2022年冬季奧運會的成功，張家口開始吸引世界的目光。
為貫徹落實國家發(fā)展改革委員會規(guī)劃及低碳奧運有關(guān)要求，國家電網(wǎng)公司在風(fēng)光儲輸示范工程的基礎(chǔ)上開展全面創(chuàng)新，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、示范先行、建立標準、聯(lián)合推廣”的建設(shè)思路，加強示范區(qū)電網(wǎng)一體化設(shè)計，引領(lǐng)新能源技術(shù)進步和裝備升級，促進張家口地區(qū)新能源快速可持續(xù)發(fā)展。
打造張家口創(chuàng)新示范區(qū)的底氣，源于國家電網(wǎng)公司長久以來在科研上的耕耘、技術(shù)上的積累。國家電網(wǎng)公司擁有國家重點實驗室6個，其中位于張北的新能源與儲能運行控制國家重點實驗室圍繞新能源“可預(yù)測、可控制、可調(diào)度”開展了一系列研究。依托示范工程和國家重點實驗室，國家電網(wǎng)公司攻克了多項制約新能源大規(guī)模開發(fā)的世界性難題，在風(fēng)光儲系統(tǒng)集成、新能源發(fā)電測控、設(shè)備研發(fā)檢測、并網(wǎng)安全技術(shù)等4個領(lǐng)域取得20余項重大創(chuàng)新成果。
院士們一致認為，由企業(yè)主導(dǎo)開展技術(shù)研發(fā)，更能激發(fā)創(chuàng)新活力。“今天我們參觀的項目有儲能，有虛擬發(fā)電機，甚至還有天氣預(yù)報。這些都不是電網(wǎng)公司的業(yè)務(wù)范圍，但只要有這個需要，電網(wǎng)公司就可以牽頭來做技術(shù)研發(fā)。比如說儲能，現(xiàn)在的儲能技術(shù)滿足不了電網(wǎng)需求，最根本的原因在于電網(wǎng)儲能只是從電池儲能等技術(shù)中挪用，沒有為電網(wǎng)量身定制的儲能技術(shù)，電網(wǎng)公司應(yīng)該牽頭開展相關(guān)研發(fā)，為電網(wǎng)開發(fā)適合自身使用的技術(shù)。”楊裕生院士說。
黃其勵院士感嘆道，十年前，人們把風(fēng)電叫“垃圾電”，而國家電網(wǎng)公司就在風(fēng)電被普遍認為是“垃圾電”的時候，建設(shè)風(fēng)光儲輸示范工程，開展技術(shù)創(chuàng)新。現(xiàn)在沒有人再這么說了，正是科技創(chuàng)新的力量讓風(fēng)電從“垃圾電”變成電網(wǎng)“友好電”。
院士們表示，未來在儲能、分布式、電網(wǎng)安全、清潔技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等方面還要進一步加強研究。
“比如說安全問題，目前系統(tǒng)內(nèi)部的安全問題已經(jīng)研究了很多，但是如果考慮到外部的、災(zāi)難性的特殊因素，也要能保證安全可靠運行，在這方面還要進一步攻關(guān)。”邱愛慈院士說。
發(fā)揮更大的示范效應(yīng)
張北示范工程集中攻克新能源在核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、工程建設(shè)、并網(wǎng)運行、高效使用等方面的難題，在國內(nèi)外發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用，提高了我國新能源產(chǎn)業(yè)競爭力，搶占了世界新能源發(fā)展制高點。
目前，張北示范工程電源總?cè)萘窟_到57萬千瓦，智能變電站變電容量66萬千伏安，靜止無功補償容量18萬千伏安，主要指標處于世界領(lǐng)先水平，在新能源技術(shù)創(chuàng)新、工程實踐、科學(xué)管理、開放合作等方面發(fā)揮了重要示范作用。
以技術(shù)創(chuàng)新為例。示范工程中的高精度風(fēng)光功率預(yù)測技術(shù)和新能源優(yōu)化調(diào)度方法已應(yīng)用于20多個省級調(diào)控中心，覆蓋全國新能源裝機70%以上；新能源并網(wǎng)仿真技術(shù)應(yīng)用于20個省，為300多個風(fēng)電場的安全并網(wǎng)和穩(wěn)定運行提供了技術(shù)支撐；聯(lián)合國內(nèi)主要設(shè)備廠商，研發(fā)并應(yīng)用5兆瓦大容量風(fēng)機、智能全景控制系統(tǒng)等100多個首臺首套裝置；全面掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬同步機核心技術(shù)和成套裝備制造能力……
類似的例子不勝枚舉，從建設(shè)檢測平臺、聯(lián)合國內(nèi)設(shè)備廠商共同研發(fā)，到協(xié)助廠家進行技術(shù)改造，示范工程在引領(lǐng)新能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。從2013年以來，我國再未發(fā)生過風(fēng)機大規(guī)模脫網(wǎng)事故。
目前，風(fēng)光儲輸示范工程已經(jīng)實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行了4周年。4年來，示范工程累計輸出超過17億千瓦時平穩(wěn)可控綠色電能，相當(dāng)于節(jié)約標準煤57.12萬噸、減排二氧化碳122.4萬噸。通過風(fēng)光互補、儲能調(diào)節(jié)、智能輸電，實現(xiàn)平穩(wěn)可控的電力輸出和友好并網(wǎng)，性能指標接近常規(guī)電源。
在研討會現(xiàn)場，多位院士對示范工程表示肯定的同時，也對示范工程發(fā)揮更大作用提出了殷切期待。
陳清泉院士認為，示范工程不僅屬于中國，也是全世界的一份寶貴財富，要充分發(fā)揮工程的示范作用，各方合力，跨界融合，實現(xiàn)多方共贏和價值共生。
袁亮院士表示，國家重點實驗室一定要站在國家高度、行業(yè)高度。解決了張北本地新能源發(fā)展問題，還要給其他地方進行會診，找出問題，輸出技術(shù)，提升全國水平。
“一個國家級的重點實驗室應(yīng)該起到公共平臺的作用，為生產(chǎn)廠家、高校、科研單位提供試驗平臺，發(fā)揮更大的作用。”薛禹勝院士說。
實際上，院士們的殷切期待正是公司一直以來努力的方向。在示范工程的建設(shè)中，16家科研院所和高校、15家建設(shè)單位、54家設(shè)備廠商共同參與了試驗研究、規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備研制、工程建設(shè)和調(diào)試運行等工作。國家重點實驗室為國內(nèi)制造廠商開展技術(shù)研發(fā)、樣機測試、型式認證等提供了有力支撐。
在未來，張北風(fēng)光儲輸示范工程還將繼續(xù)發(fā)揮更深遠的示范效應(yīng)。或許正如陳清泉院士所說，從張北示范工程中，可以看到中國能源革命的曙光。這是一種期待，更是一份責(zé)任。
