大風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)著巨大的風(fēng)車，屋頂鋪設(shè)著大塊的太陽能板，農(nóng)作物的秸稈與垃圾在焚燒系統(tǒng)變廢為寶……在科技的作用下，自然界的饋贈(zèng)和一些生活“廢品”都能轉(zhuǎn)化為清潔電能。

在南方五省區(qū)，以上的場(chǎng)景應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。更重要的是，只要是清潔能源發(fā)出來的電，基本都能全部接入龐大的電網(wǎng)，用于人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中。

“十三五”以來，南方電網(wǎng)公司始終保持良好的風(fēng)、光、核等清潔能源消納。南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心提供的數(shù)據(jù)表明，截至11月底，今年南方電網(wǎng)風(fēng)電、光伏利用率均超過99%，分別為99.76%、99.69%，基本實(shí)現(xiàn)了全額消納。而容量巨大的核電機(jī)組，平均利用小時(shí)數(shù)達(dá)6873小時(shí)，充分實(shí)現(xiàn)了保障性消納。

建設(shè)運(yùn)維堅(jiān)強(qiáng)大電網(wǎng)是基礎(chǔ)

“南方電網(wǎng)主網(wǎng)與海南電網(wǎng)二回聯(lián)網(wǎng)工程的投產(chǎn)，對(duì)核電消納是個(gè)極大的利好。核電公司應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。”今年5月，聯(lián)網(wǎng)二回工程投產(chǎn)運(yùn)行后，海南昌江核電廠生產(chǎn)計(jì)劃處處長(zhǎng)虞偉才松了一口氣。

以天然氣和核能為主要能源，以可再生能源和石油為補(bǔ)充能源，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源保障體系，是海南省建設(shè)綠色能源島的規(guī)劃要求。其中，昌江核電站是綠色電源規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。昌江核電一期機(jī)組于2016年投產(chǎn)發(fā)電后，為海南新增了130萬千瓦的發(fā)電能力，在徹底解決了海南島電源性缺電問題的同時(shí)，也加大了海南省“大機(jī)小網(wǎng)”的矛盾。一旦機(jī)組故障停止工作，負(fù)荷驟降，將對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大影響。

為了解決這一問題，南方電網(wǎng)公司建設(shè)了第二回500千伏超高壓海底電纜，將海南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)連接起來，“相當(dāng)于把小水庫和大海連接起來”。聯(lián)網(wǎng)二回工程投產(chǎn)運(yùn)行后，兩回海底電纜的送電總規(guī)模達(dá)到120萬千瓦，昌江核電廠雙機(jī)組發(fā)電出力從原來的85%提升至100%，最大限度保障了清潔核電消納。

12月4日，海南昌江核電廠運(yùn)行機(jī)組年發(fā)電量突破90億千瓦時(shí)，創(chuàng)該廠商運(yùn)以來年發(fā)電量最高紀(jì)錄。核電發(fā)電量約占海南省年度總用電量三分之一，為海南經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了堅(jiān)定的能源保障。

據(jù)了解，南方五省區(qū)多地均建有核電項(xiàng)目。為了確保核電安全送出消納，今年以來，南方電網(wǎng)公司全面開展涉核涉港輸電線路防風(fēng)加固改造工程，于上半年完成了全年涉及核電站全部19條輸電線路的防風(fēng)加固改造。

深圳供電局涉核涉港的輸電線路共有7回，于1992—2002年間建成投運(yùn)，運(yùn)行年限久，亟待改造。為最大限度保障線路安全和客戶用電安全，線路需在半年內(nèi)實(shí)現(xiàn)輪流停電檢修。深圳供電局歷時(shí)4個(gè)月，召開了30余次協(xié)調(diào)會(huì)，協(xié)調(diào)廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、香港中華電力有限公司、中國廣核集團(tuán)有限公司等多家單位，終于與各方形成一致意見。深圳供電局為此制定了細(xì)化到以“天”為單位的項(xiàng)目進(jìn)度管控表，根據(jù)天氣變化靈活調(diào)整施工計(jì)劃，最終順利完成線路改造工作。

建好的線路不是一勞永逸，要日復(fù)一日地進(jìn)行維護(hù)。廣東電網(wǎng)公司涉核輸電線路有8回，涉及中山市、惠州市、陽江市、江門市等地。該公司按照線路管控級(jí)別、重要度及預(yù)試檢修要求，確定日常巡維、特殊巡維、預(yù)防性試驗(yàn)及檢修維護(hù)工作周期、內(nèi)容。該公司生產(chǎn)技術(shù)部提供的數(shù)據(jù)表明，近年來該公司在涉核輸電線路方面，每年大約投入運(yùn)維人約600人次、車輛120臺(tái)班，直升機(jī)、無人機(jī)約300架次，確保涉核輸電線路運(yùn)行安全在控、可控。

今年1-11月，南方電網(wǎng)風(fēng)電、光伏利用率均超99%，新能源基本全額消納；核電機(jī)組平均利用小時(shí)數(shù)超6800小時(shí)，充分實(shí)現(xiàn)保障性消納

多種儲(chǔ)能形式

實(shí)現(xiàn)“谷期充電、峰期放電”

傳統(tǒng)意義上，電能是不可儲(chǔ)存的。發(fā)多少電就得用多少電，才能維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，就像水流經(jīng)過河道，水滿則溢水少則枯。

但有了抽水蓄能電站之后，情況就不同了。抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷期的電力抽水，在負(fù)荷高峰期發(fā)電，就像一個(gè)充電寶一樣。

很多時(shí)候，抽水蓄能電站的建設(shè)初衷都是為能源消納服務(wù)的。如廣州抽水蓄能電站、海南瓊中抽水蓄能電站分別就是作為大亞灣核電站、昌江核電站的配套工程來建設(shè)的。

國際上抽水蓄能電站建設(shè)的歷史可追溯至100多年前，建設(shè)技術(shù)相對(duì)成熟。調(diào)峰調(diào)頻公司生產(chǎn)技術(shù)部副主任鞏宇介紹，與常規(guī)火電、水電機(jī)組相比，抽水蓄能電站機(jī)組啟動(dòng)發(fā)電非常迅速。“火電機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間以小時(shí)計(jì)，抽水蓄能是以分鐘計(jì)。我們的機(jī)組停機(jī)后再啟動(dòng)發(fā)電不超過2分鐘。”

可以說，機(jī)組的每一次停止再啟動(dòng)，都是為能源消納和電網(wǎng)穩(wěn)定發(fā)揮應(yīng)有的作用。據(jù)調(diào)峰調(diào)頻公司提供的數(shù)據(jù)顯示，今年1—11月，其投產(chǎn)運(yùn)營的全部27臺(tái)機(jī)組共計(jì)啟動(dòng)19577次，低谷期間抽水電量94.8億千瓦時(shí)，為電網(wǎng)削峰填谷，消納清潔能源起到了重要作用。

“作為電網(wǎng)的‘充電寶’，一定要在關(guān)鍵時(shí)刻頂?shù)蒙稀?rdquo;鞏宇說，抽水蓄能電站最重要的指標(biāo)是機(jī)組正?？捎脮r(shí)間和機(jī)組啟動(dòng)成功率。“我們每年都會(huì)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)做評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果合理安排停機(jī)檢修計(jì)劃，最大限度縮短停機(jī)時(shí)長(zhǎng)。”

今年1—11月，調(diào)峰調(diào)頻公司機(jī)組等效可用系數(shù)91%，機(jī)組啟動(dòng)成功率99.91%，應(yīng)急啟動(dòng)率100%，均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。同時(shí)，該公司所有抽水蓄能電站均具備“黑啟動(dòng)”功能，可作為電網(wǎng)“全黑”的極端情況下“點(diǎn)亮電網(wǎng)的最后一根火柴”。

近年來，隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇性新能源的接入，電網(wǎng)對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平的要求越來越高，新的儲(chǔ)能技術(shù)逐漸走上舞臺(tái)。比如電化學(xué)儲(chǔ)能，其響應(yīng)時(shí)間更快。南方電網(wǎng)公司在2011年建成了我國首座兆瓦級(jí)鋰電池儲(chǔ)能電站，2018年又建成首個(gè)電網(wǎng)側(cè)兆瓦級(jí)商用儲(chǔ)能電站，通過“谷期充電、峰期放電”來滿足用能需求。

聚焦前沿尋求技術(shù)突破

云南電網(wǎng)公司

時(shí)隔3年，云南電網(wǎng)公司大理供電局系統(tǒng)運(yùn)行部方式科專責(zé)李耀華仍然清楚地記得那個(gè)冬夜，他與同事爬上雪邦山的情景。

雪邦山山脈連綿盤亙數(shù)百里，主峰海拔4853米，山上建了一座風(fēng)電場(chǎng)。2016年10月，李耀華與10余名同事第一次登上山，夜間風(fēng)力更大，能測(cè)得更多數(shù)據(jù)。平日里風(fēng)吹不斷，這一夜卻尤為平靜，李耀華撲了個(gè)空。

一個(gè)月后，他和同事們?cè)俅蔚巧?。這一晚，李耀華沒有白來。“冷風(fēng)如刀，氣溫怕是有零攝氏度了”。

李耀華告訴記者，云南的風(fēng)與三北地區(qū)不一樣。“高原上有微氣候，十里不同天，經(jīng)常同一座山頭，這臺(tái)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)得快，那臺(tái)風(fēng)機(jī)卻沒動(dòng)靜。”李耀華和同事們是默默堅(jiān)守在大山的等風(fēng)人，致力于研究如何讓電場(chǎng)風(fēng)機(jī)以最優(yōu)方式并網(wǎng)發(fā)電。

多次的走訪調(diào)研，李耀華和同事們最終完成了關(guān)于風(fēng)力特性及風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)參數(shù)的影響的科研成果。大理供電局還與云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院聯(lián)合完成了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，基于風(fēng)電大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。“這是風(fēng)電研究邁向自動(dòng)化、數(shù)字化的技術(shù)進(jìn)步。”李耀華說。

實(shí)際上，關(guān)于風(fēng)的預(yù)測(cè)，目前的科學(xué)手段只能做到4小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)，超過一兩天，連計(jì)算機(jī)的算法也算不準(zhǔn)確。日光也是如此，變天的情況時(shí)有發(fā)生，想要更好地利用光伏發(fā)電并非易事。自然界在帶來清潔可再生的能源時(shí)，也給人類出了不小的難題。

南方電網(wǎng)公司不少單位都在開展相關(guān)研究，希望通過科技創(chuàng)新來提升新能源接入消納后的電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。

廣西電網(wǎng)公司

廣西電網(wǎng)公司研制了分布式虛擬同步機(jī)，實(shí)現(xiàn)新能源接入配電網(wǎng)的即插即用、新能源與配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)互動(dòng)、新能源抵御配電網(wǎng)擾動(dòng)的穩(wěn)定運(yùn)行，綜合形成靈活互動(dòng)的新能源友好接入技術(shù)。成果在安徽、江蘇、浙江、天津等省市實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，為光伏發(fā)電、風(fēng)電消納提供了技術(shù)支持。

廣東電網(wǎng)公司

海上風(fēng)電要考慮的問題則更為復(fù)雜。目前全國多地都在陸續(xù)開展海上風(fēng)電的建設(shè)。廣東省發(fā)改委印發(fā)的《廣東省海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃(2017—2030年)(修編)》提出，到2030年底，廣東建成投產(chǎn)海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到3000萬千瓦。

“3000萬千瓦的裝機(jī)差不多相當(dāng)于建設(shè)一個(gè)‘海上三峽’了。”廣東電網(wǎng)公司系統(tǒng)運(yùn)行部并網(wǎng)與新能源管理部主管伍雙喜說，目前湛江、陽江等地近海風(fēng)電已經(jīng)接入并網(wǎng)，風(fēng)電裝機(jī)容量不大，基本實(shí)現(xiàn)全額消納，對(duì)大電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行沒有太大影響。

“但大的挑戰(zhàn)還在后面，未來很可能大規(guī)模地接入遠(yuǎn)洋風(fēng)電。用什么方式接入，需要具備什么樣的技術(shù)支撐，這些前沿的技術(shù)問題我們正在研究中。”