11月1日，在張北柔性直流電網(wǎng)工程中都換流站交流場(chǎng)，工作人員正在對(duì)耗能變壓器進(jìn)行鐵芯夾件電流檢測(cè)。
河北日?qǐng)?bào)記者 馬彥銘攝河北日?qǐng)?bào)記者 馬彥銘 通訊員 郭 旭 田 園
張北小縣，風(fēng)光無(wú)限。
張北縣地處壩上，風(fēng)能和太陽(yáng)能資源豐富。全縣風(fēng)能在不限電條件下年平均利用小時(shí)可達(dá)3000小時(shí)，太陽(yáng)能年平均利用小時(shí)達(dá)1700小時(shí)以上。目前，張北新能源總裝機(jī)規(guī)模達(dá)907.16萬(wàn)千瓦，其中風(fēng)電規(guī)模563.3萬(wàn)千瓦、光伏規(guī)模327.54萬(wàn)千瓦，裝機(jī)規(guī)模位居河北首位、全國(guó)前列。
來(lái)自風(fēng)能和太陽(yáng)能的綠電清潔環(huán)保，但也存在隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性等弱點(diǎn)，如何消納是個(gè)難題。多年來(lái)，張北縣創(chuàng)新舉措，持續(xù)做大做強(qiáng)新能源產(chǎn)業(yè)。壩上的綠色能源點(diǎn)亮了北京的燈，照亮了雄安的夜，進(jìn)入千家萬(wàn)戶。
張北的無(wú)限風(fēng)光，怎樣變身為穩(wěn)定供應(yīng)的綠電?筆者進(jìn)行了探訪。
“制”綠電形成產(chǎn)業(yè)
在張北，用于發(fā)電的風(fēng)電設(shè)備已實(shí)現(xiàn)本地造。11月2日，在張北縣運(yùn)達(dá)風(fēng)電有限公司裝配車(chē)間，工人們正在對(duì)輪轂、主軸承等風(fēng)電機(jī)組配件進(jìn)行組裝。
“我們主要生產(chǎn)發(fā)電能力在4兆瓦以上的大型風(fēng)電機(jī)組，部分機(jī)組發(fā)電能力達(dá)6.25兆瓦，也就是說(shuō)在滿發(fā)狀態(tài)下，每小時(shí)能發(fā)電6250千瓦時(shí)。”公司總經(jīng)理張英波說(shuō)，依靠自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)，運(yùn)達(dá)風(fēng)電2021年生產(chǎn)能力達(dá)到617臺(tái)(套)的高點(diǎn)，產(chǎn)值逾30億元。
除生產(chǎn)大型風(fēng)電機(jī)組，運(yùn)達(dá)風(fēng)電還把業(yè)務(wù)拓展到風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維后市場(chǎng)和風(fēng)電機(jī)組的更新?lián)Q代市場(chǎng)。張英波介紹，通過(guò)智慧運(yùn)維和技術(shù)改造，他們能夠有效提升現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力。
在張北艾郎風(fēng)電科技發(fā)展有限公司新廠區(qū)，院內(nèi)擺放著排列整齊的風(fēng)電葉片。“新廠區(qū)預(yù)計(jì)年產(chǎn)風(fēng)電葉片400套，與舊廠區(qū)產(chǎn)能大體相當(dāng)。最大的不同是，新廠房長(zhǎng)690米、寬108米，整體結(jié)構(gòu)無(wú)隔斷，適合大型風(fēng)電葉片生產(chǎn)。這里生產(chǎn)的風(fēng)電葉片長(zhǎng)度為94米至108米，遠(yuǎn)大于舊廠區(qū)的49米至59米的葉片長(zhǎng)度。”公司行政副總喬春明介紹。
喬春明說(shuō)，風(fēng)電葉片越長(zhǎng)，從空氣中獲取的風(fēng)能也就越多。由于風(fēng)電葉片70%以上的工藝要靠手工進(jìn)行，因此，一個(gè)寬敞和功能齊全的廠房作用至為重要。
張北縣新能源發(fā)展中心主任任海龍介紹，以運(yùn)達(dá)風(fēng)電、艾郎風(fēng)電等企業(yè)為代表，張北已形成較為完善的風(fēng)電裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈。同時(shí)，張北積極引進(jìn)制氫、光伏組件加工等各類(lèi)新能源裝備制造項(xiàng)目，逐步構(gòu)建起集裝備制造、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品檢測(cè)等不同領(lǐng)域于一體，覆蓋上下游全鏈條的產(chǎn)業(yè)集群。
今年9月底，海泰新能科技有限公司張北1GW光伏組件制造項(xiàng)目投產(chǎn)，產(chǎn)出張家口第一塊單晶硅光伏板。項(xiàng)目從入駐到投產(chǎn)用時(shí)不到一個(gè)月，公司生產(chǎn)經(jīng)理張建彬說(shuō)，產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了組件型號(hào)全覆蓋，可兼容210毫米、182毫米等所有規(guī)格尺寸。未來(lái)，公司將致力于打造國(guó)際一流的自動(dòng)化產(chǎn)線，為生產(chǎn)高效光伏組件提供可靠保障。
“儲(chǔ)”綠電技術(shù)領(lǐng)先
電是一種即時(shí)消費(fèi)的特殊商品。但是，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電必須有風(fēng)和陽(yáng)光照射才能進(jìn)行，這并不一定與人們需要用電的時(shí)間一致。
“儲(chǔ)能技術(shù)已成為張北綠電供應(yīng)的基本要素之一。”任海龍說(shuō)，張北儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)16.32萬(wàn)千瓦，能夠起到良好削峰填谷、需求響應(yīng)、平衡供給等作用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活高效、穩(wěn)定可靠。
11月3日，來(lái)到張北縣百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能?chē)?guó)家示范項(xiàng)目廠區(qū)，廠房外側(cè)兩個(gè)銀色巨型球狀罐體引起筆者注意。“罐體可以蓄冷和蓄熱，能夠節(jié)約能源。”項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人索文輝說(shuō)，傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)燃燒化石燃料提供熱源，該項(xiàng)目通過(guò)換熱器將壓縮機(jī)的壓縮熱交換、回收，并在蓄熱器中存儲(chǔ)，擺脫了對(duì)化石燃料的依賴(lài)。該項(xiàng)目是目前國(guó)際上規(guī)模最大、性能最優(yōu)的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站。
存儲(chǔ)綠電，張北縣國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地也有獨(dú)到之處。該基地是世界首個(gè)集科研、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)比對(duì)、應(yīng)用試驗(yàn)以及生產(chǎn)運(yùn)行為一體的綜合平臺(tái)，也是全國(guó)首家實(shí)現(xiàn)“新能源+儲(chǔ)能+調(diào)相機(jī)”模式的新能源場(chǎng)站。
基地按照風(fēng)電場(chǎng)500兆瓦、光伏電站100兆瓦和儲(chǔ)能裝置70兆瓦設(shè)計(jì)規(guī)劃，采用世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合發(fā)電技術(shù)路線，攻克了大規(guī)模新能源集中并網(wǎng)、集成應(yīng)用的世界性難題。在儲(chǔ)能方面，基地首次提出多類(lèi)型電池動(dòng)態(tài)大容量成組及級(jí)聯(lián)集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)了基于電站集中控制與儲(chǔ)能單元就地調(diào)控耦合分層機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站全功率快速響應(yīng)。通過(guò)大規(guī)模電池儲(chǔ)能集成應(yīng)用，基地實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光發(fā)電友好接入，源網(wǎng)友好互動(dòng)。
綠電不僅存儲(chǔ)有方，還能就地消納。
“張北氣候冷涼，符合國(guó)際先進(jìn)數(shù)據(jù)中心自然冷卻方式的理想條件。”任海龍介紹，張北P(pán)UE值(數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗)小于1.2，目前全國(guó)最低(PUE全國(guó)平均數(shù)值2)，2022年度服務(wù)器上架數(shù)量達(dá)52萬(wàn)臺(tái)(用電需求將近15.2億千瓦時(shí))，預(yù)計(jì)到2025年服務(wù)器上架數(shù)量可突破200萬(wàn)臺(tái)(用電需求超過(guò)80億千瓦時(shí))。
“送”綠電創(chuàng)新突破
“張北的風(fēng)點(diǎn)亮北京的燈”——走進(jìn)張北柔性直流電網(wǎng)工程中都換流站，一排醒目的綠色標(biāo)語(yǔ)映入眼簾。
張北柔直工程建有中都、康巴諾爾、阜康、延慶4座換流站，擁有450萬(wàn)千瓦的可再生能源匯集能力，是世界首個(gè)輸送大規(guī)模風(fēng)能、太陽(yáng)能、抽水蓄能等多種形態(tài)能源的四端柔性直流電網(wǎng)。
中都換流站運(yùn)行值長(zhǎng)田春雨介紹，柔性直流是新一代直流技術(shù)，與交流和常規(guī)直流相比，柔性直流輸電技術(shù)具有可控能力強(qiáng)、功率調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)。張北柔直工程是世界首個(gè)柔性直流電網(wǎng)工程，也是世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大的柔性直流工程。
中都換流站是張北柔直工程的重要送端，直接與風(fēng)電、光伏新能源場(chǎng)站連接。“匯入換流站的風(fēng)電和光電，好比一條條水質(zhì)和水量各不相同的支流突然匯入干流，控制難度很大。”田春雨說(shuō)，中都換流站既像水廠一樣提升綠電質(zhì)量，又像水庫(kù)一樣控制流量，能把忽大忽小的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電穩(wěn)妥送出。
“作為直流電和交流電相互轉(zhuǎn)換的橋梁，柔性直流換流閥被稱(chēng)為柔直工程的‘心臟’。”來(lái)到換流站主控樓柔性直流換流閥閥廳外，指著高大的換流閥閥塔，田春雨說(shuō)，一座閥塔由132個(gè)子模塊組成，全站共有24座這樣的閥塔，是柔性直流項(xiàng)目中技術(shù)含量最高、挑戰(zhàn)最大的主設(shè)備之一。10月29日，中都換流站利用智能紅外巡檢系統(tǒng)對(duì)采集的換流閥紅外影像進(jìn)行了人工分析和復(fù)核，設(shè)備運(yùn)行一切正常。“類(lèi)似的巡檢，我們每周進(jìn)行一次，確保設(shè)備安全運(yùn)行。”
2020年6月，張北柔直工程正式投運(yùn)。該工程創(chuàng)造了12項(xiàng)世界第一，每年可向北京地區(qū)輸送約140億千瓦時(shí)的綠電，大約相當(dāng)于北京市用電量的十分之一，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤490萬(wàn)噸，減排二氧化碳1280萬(wàn)噸。
張北的綠電還送往了雄安。2022年底，國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地2×50兆乏調(diào)相機(jī)系統(tǒng)首臺(tái)機(jī)組實(shí)現(xiàn)一次并網(wǎng)成功，風(fēng)光電能沿著更高品質(zhì)的“綠電高速公路”輸入張雄特高壓主網(wǎng)。
當(dāng)前，更多全國(guó)首創(chuàng)乃至世界首創(chuàng)的清潔能源技術(shù)正在張北投用，讓風(fēng)光發(fā)電更穩(wěn)定、更可靠。
