青海是我國重要的可再生能源基地,太陽能、風能資源豐富,開發潛力巨大。近年來,青海省積極引導電源合理布局,有序推進省內太陽能發電、風電等新能源的大規模開發,“綠電”逐漸成為青海的一張“金色名片”。綠電究竟給客戶帶來了哪些紅利?中午的光伏電能不能存起來晚上用?新能源消納和電網安全運行如何兼顧?本報記者為你逐一揭秘。
綠電進車間,減排有良方
12月8日上午9時,在青海省海東市樂都區青海樂都爍華鐵合金有限公司的澆鑄車間內,機器轟鳴,鐵花四濺。4臺鐵合金礦熱爐開足馬力,工人們正忙得熱火朝天。
青海樂都爍華鐵合金有限公司是一家生產硅鐵的企業,每年可生產硅鐵5萬噸,用電成本占總成本的六成,是典型的用電大戶。朱輝是這家企業的總經理,對企業的各項支出總是精打細算。然而在白天黃金時段開足馬力生產,朱輝卻絲毫不擔心電費成本。
“這多虧了電力公司為我們爭取的好政策!”朱輝開心地介紹,2019年,國網青海省電力公司促成青海省發改委下發《關于進一步優化我省鐵合金生產企業峰谷分時電價時段的通知》,將鐵合金行業用電峰、平、谷時間段進行調整優化,用電谷時調整為9時至17時,進一步挖掘了需求側削峰填谷能力。
這一模式變革的背后,是青海新能源規?;l展釋放出的綠電紅利。青海是我國清潔能源最為富集的地區之一。這里光照時間長、輻射強度大,太陽能發電技術可開發量35億千瓦。截至11月底,青海電網全網總裝機4070萬千瓦,其中新能源裝機2485萬千瓦,占比達到61%,青海電網成為全國清潔能源、新能源裝機占比最高的省域電網。
光伏發電具有顯著的“晝發夜無”特點,優化鐵合金行業峰谷分時電價時段可謂是一舉多得。“企業白天生產可以使用更多光伏發出來的綠電,而且白天生產工人們的精神更好,生產效率更高了,我們企業生產的產品也更綠色,有了更強的市場競爭力。”近年來,青海海東供電公司經常深入企業開展用電檢查,提供節能減排建議,朱輝對綠電的了解越來越深,他希望未來可以使用越來越多的綠電,為國家的節能減排事業作貢獻。
看似簡單的用電時段調整,是國網青海電力積極開展的負荷調峰實踐,通過引導客戶調整用電時段,使得負荷曲線更貼近新能源發電特點,發電與消納同時進行,進一步拓展了新能源消納空間,推動了能源資源優勢轉化為經濟效益優勢,不僅鼓了企業錢袋子,也為企業開出了減排良方。
依托清潔能源資源富集優勢,青海全力推進國家清潔能源示范省建設,清潔能源發展持續向好。
2017年至2021年,國家電網連續5年在青海開展綠電創新實踐,并連續刷新全清潔能源供電的世界紀錄,助推青海打造清潔能源產業高地。今年,青海的綠電名片繼續閃亮,青海被納入國家電網經營區首批3個新型電力系統省級示范區之一,清潔能源發展開啟新征程。
實現碳達峰碳中和目標,是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。其中,提高非化石能源比重是重要途徑,推進終端電氣化和電力系統深度脫碳極為關鍵。
在前不久舉行的2021“一帶一路”清潔能源發展論壇上,青海省委副書記、省長信長星表示,青海擁有大量可用于新能源開發的沙漠戈壁,具有在碳達峰方面先行先試的優勢,有服務全國實現碳中和的資源和潛力。青海將逐步打造全網綠電時間持續延長的引領性、示范性新型電力系統,爭取盡早實現豐水期全網綠電,2030年建成全國首個省域零碳電力系統。
挖掘消納空間,多能協調互補
向陽而生,隨風而動。新能源發電具有“靠天吃飯”的天然屬性,一片云朵就能降低一大片光伏板的發電水平。
12月9日上午10時,在國網青海電力調度控制中心,大屏幕上閃爍著顏色不同的曲線,實時顯示著青海省風、光、水、火等各種電源成分的發電出力變化。
“呈現出‘饅頭狀’的綠色曲線是光伏發電曲線。白天光伏大發,我們會在這一時段充分消納光伏電。夜間風力強勁,我們會適時多消納風電。而水電、火電等常規電源調節能力較強,我們會根據電力供需進行響應。而做到這些,依靠的是多能互補協調控制技術?!眹W青海電力調度控制中心實時監控系統管理專責周煒解釋說。
電網調度是電網運行控制的指揮中樞。近年來,國網青海電力持續發揮大電網在能源資源配置中的基礎平臺作用,牽頭承擔了國家重點研發計劃“多能源電力系統互補協調調度與控制”項目,從多種異質能源同質化建模理論、多能源電力系統規劃設計、優化調度、協調控制等角度開展了深入研究,在多能源互補協調調度與控制、提升電力系統運行靈活性、挖掘可再生能源消納空間等方面取得了大量創新性研究成果,助力新一代調度技術支持系統建設,經濟和社會效益顯著。
“新能源發電與天氣變化密切相關,水電、火電響應電網需求也需要一些時間,這就要求我們提前做好新能源功率預測,制定周全的調度計劃。”周煒說,以前新能源功率預測主要依靠各個電站上報的預測數據,這樣可能存在部分數據缺失,容易出現電力缺口。新一代調度技術支持系統可以將一個區域的數據納入預測范圍,預測10天內的發電情況,為科學制定調度計劃提供數據支撐。
為解決新能源數據量大、多元耦合、圖模運維復雜的問題,國網青海電力采用對象化建模和自動成圖技術,實現了對青海新能源場站對象化、層次化、指標化在線監視與智能告警。同時,針對極端天氣下新能源出力不確定性問題,國網青海電力開展寒潮、沙塵等重大天氣過程預測及新能源發電影響分析,進一步提升青海極端天氣下功率預測準確度,并基于誤差置信區間的概率預測,建立考慮新能源預測不確定風險調度計劃編制方法,提升青海新能源消納水平。另外,針對原有調控系統相關功能缺失、各模塊相互割裂等問題,國網青海電力在新一代調度技術支持系統中建立了調度計劃、自動發電控制(AGC)、安全穩定控制的統一架構,實現了中長期年/月調度、短期日前/日內調度、實時環節控制、事后評估調控全過程的有效銜接。
事后評估有什么作用?周煒舉例子說,新一代調度技術支持系統可以對日前制定的調度計劃與當日實際的調度指令進行評估,判斷系統決策的效果,并進一步挖掘優化空間。高原天氣變化多端,事后評估功能的開發為防范寒潮、凍雨、沙塵、泥石流等災害天氣提供了數據參考,幫助電網調度科學決策。
電網調度是電網的最強大腦,保障大腦安全穩定運行格外重要。新一代調度技術支持系統引入調控云的概念,將各個業務模塊搭載在調控云上,體現出開放和共享的理念。“以前調度控制系統更新升級后,各級調度控制中心都需要部署一套新設備,投資較大。應用調控云后,各級調度控制中心只要有賬號,便可以登錄云端開展相關業務,不用再更換硬件、軟件設備等。就像我們使用的微信客戶端,只要自己有賬號,無論走到哪里,都可以正常使用微信的各項功能?!敝軣樥f,新一代調度技術支持系統促進電網調度深度自動化、廣泛智能化和全景可視化,有利于實現多能源機組優化調度和有效促進新能源消納。
儲能電站變聰明,光伏電也能晚上用
12月5日中午12時,青海省戈壁荒灘上的光伏板熠熠生輝,魯能海西州多能互補共享儲能電站響應電網調度指令,開始進行充電,綠色的光伏電存進了一塊塊“充電寶”。
儲能技術是保障新能源消納的重要技術支撐,大規模儲能系統不僅可以幫助電網調峰、調頻,還可以發揮其功率快速調節能力,為電網提供安全支撐。
“儲能電站是電網的好助手,響應電網需求是秒級的,可以幫助電網快速渡過難關?!敝軣樈榻B,為實現多能互補、余缺互濟,儲能具有不可替代的作用。
青海是中國鋰資源最豐富的省份,鋰資源占全球鋰儲量的60%以上。鋰是動力電池、儲能電池必不可少的原材料之一,是實現碳中和目標的戰略資源。在青海發展儲能電站,具有得天獨厚的資源優勢。
1月18日,青海省能源局印發《支持儲能產業發展的若干措施(試行)》,積極推進儲能和可再生能源協同發展,實行“新能源+儲能”一體化開發模式,新建新能源項目,儲能容量原則上不低于新能源項目裝機量的10%,儲能時長2小時以上;實行“水電+新能源+儲能”協同發展模式,新建、新投運水電站同步配置新能源和儲能系統,使新增水電與新能源、儲能容量配比達到1︰2︰0.2,實現就地平衡。
儲能電站投資成本高,建成之后也存在閑置時段,價值無法充分發揮。國網青海電力建設了基于區塊鏈技術的共享儲能市場化交易平臺,整合源、網、荷三側儲能資源,構建了基于區塊鏈的融通調峰輔助服務系統、調度控制系統及交易系統三大核心系統,設置雙邊協商、市場競價等交易形式,創新新能源市場運營模式,激發了儲能電站及儲能設施參與電力調峰輔助服務市場的積極性,全面釋放了青海省源、網、荷各端儲能能力。
“青海省目前有兩座共享儲能電站參與電力調峰輔助服務,電站基本上每天都能實現一次滿充滿放,在電網調峰和消納新能源方面發揮著巨大作用。”國網青海電力調度控制中心計劃處專責王先強說。截至11月底,青海電網共享儲能累計完成電力調峰輔助服務市場交易3238筆,幫助新能源增發電量8990萬千瓦時。
除了發展共享儲能,國網青海電力積極推進全省電源側儲能電站改造升級,滿足今冬明春保供電需求?!肮蚕韮δ茈娬疽话闶羌惺絻δ茈娬?,而電源側的儲能電站多是分散式的,比如有些儲能電池是和光伏板放在一起的,這種分散式的儲能電池很難接收電網調度的統一命令,系統需要改造升級?!眹W青海電力水新處副處長李延和說,今年11月,國網青海電力組織各新能源電站的儲能系統改造升級為可以“聽懂”電網調度指令的儲能系統,并將電池充電時間設置為午間時段,電池放電時間設置為用電晚高峰時段,以便更好地發揮儲能電池跨時空搬運電力電量的作用,在最大化消納午間富余光伏的同時提高了用電晚高峰的頂峰能力,為實現全網綠電貢獻力量。
儲能市場前景廣闊。7月13日,青海省人民政府和國家能源局聯合印發《青海打造國家清潔能源產業高地行動方案》,方案要求積極發展新型電儲能,圍繞海南州、海西州千萬千瓦級清潔能源基地建設,發揮電化學儲能在電力系統中多功能優勢,完善電力市場和補償機制。“十四五”末,青海新型儲能裝機規模達到600萬千瓦左右,應用規模位居全國前列,實現電力系統中短周期儲能調節。
國網青海電力大力推進儲能技術迭代升級,牽頭成立了全省首個電池儲能技術實驗室,加快推進青海省儲能產業發展及多種能源互補轉型。今年,國網青海電力與6家能源及制造企業簽訂3000兆瓦共享儲能戰略合作協議,推動構建新型電力系統,支撐青海新能源持續健康發展。
到2030年,國網青海電力將全面建成青海省級示范區,推動能源供給多元化清潔化低碳化、能源輸送柔性化數字化智能化、能源消費電氣化減量化脫碳化,為實現“雙碳”目標貢獻青海方案。