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中国风电等新能源的艰难追逐

2012-07-25 11:04
蓝林笑生
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  面对不稳定的风、不持久的光,2011年,电力专家和能源专家倾注全部热情,冒着严寒,克服重重困难,冀北电力公司在一年之内建起了国家风光储输示范工程,这是我国首个也是世界上规模最大的,集风力发电、太阳能光伏发电、储能和智能输电“四位一体”的新能源综合利用工程,它的实施,有望破解我国大规模发展新能源过程中面临的发电上网难题。面对复杂的技术处理,风光储公司纪委书记陈龙发给我们打了一个形象的比方。

  国家风光储示范电站有限公司纪委书记 陈龙发:这就是一个缩微型的、非常实用化的风光储系统,你可以看得到,上面有风机、有太阳能光伏板,有路灯,实际上路灯的基础地下还埋藏了储能系统,风机转,包括太阳能光伏板吸收了太阳光以后发出来的电,目的是为了供应路灯,但是白天的时候,路灯不需要用电,那怎么办呢,就发完了电以后,就储存在储能系统里面,到了晚上需要路灯亮的时候,储能系统放电,使路灯亮起来,这就是一个风、光、储,这么一个微型的风光储系统。

  路灯,只是一种对风能、太阳能和储能相互配合的简单尝试利用,而一旦大规模开发使用时,就复杂得多了。在风光储输调度控制中心,我们可以清晰地看到风、光、储这三者之间是如何相互配合,最终形成稳定的电能、并网使用。这里是整个项目的心脏,桌面上的电脑依次显示出当前这一时刻风能发电功率、光伏电站发电情况、储能单元的配比、风光储联合输出数值等等。总工程师雷为民给我们介绍了这些图表所表示的意义。

  国家风光储示范电站有限公司 总工程师 雷为民:这是我们储能的一个可视化的效果,目前是从电网里面吸收电能,相当于是充电,这个值也显示出来了,负的1.15兆瓦。有时候反过来,现在反过来,它就是往电网送电。

  雷总工程师告诉我们,通过这个“智慧大脑”的控制,风电、光伏、储能三种电源相互协调,整个风光储电站对电网的输出特性基本类似于常规能源,可以安全稳定地并入电网运行。这其中,在大规模储能方面,全世界都处在艰难地探索阶段。

  记者:像这样的碱性电池和锂电池,这是我们日常生活中最为熟悉的电池,而如何把风机转动所产生出来的电力,以及太阳能所转化出来的电力储存起来方便我们使用,这是新能源和我们生活联系最重要的接口,而秘密就在储能这个问题上。

  电源的稳定性事关电网安全,既要求新能源发电保持稳定,又要求其并网电压水平保持在合理的范围内,储能在这里就发挥着调节和配比的作用。

  中国电力科学研究院电力与新材料所 总工程师 惠东:单个电池的效率会比较高,如果对它单独测量的时候,无论如何它的寿命它的效率会比较高,组合在一起,使它的寿命和效率都有下降的可能性,咱们拿旧电池新电池放在一起,两个电池都完了,有这样的问题,这需要对电池进行智能化,叫电池管理的问题,小到包的管理,大到一个柜子再到整个电站,有不同层面有不同的管理技术。

  惠东教授说,在利用可再生能源的进程中,新能源与储能相结合的理论和实践,国外也有不少尝试,但主要是小规模的试验,像风光储项目这样大规模并网运行的先例却基本为零,可以说这是世界上首个集科研、技术开发、比对、试验以及生产运行为一体的综合平台。其中,经济效益也是未来大规模利用新能源的重要考量因素。

  国家风光储示范电站有限公司 副总经理 徐明:储能我们所有的尤其风电厂的运行都最终归结于技术问题,(另)一个是经济问题,技术问题,就是如何保证新能源能够更好的送到电网,然后输走各地能用的了,还有就是经济问题,比如说我们上的这套电池实际上也需要很大一部分投资,能够改善电的质量和输出特性,它毕竟是一个技术经济问题,

  从2011年12月25日风光储输工程建成投产至今,已经过去了4个多月时间,其间,经受了大风、严寒等恶劣气象条件以及各种运行方式的考验,系统运行稳定,累计发电超一亿千瓦时。

  国家风光储示范电站有限公司总经理 闫忠平:这个项目是国家电网公司建设智能电网首批试点项目,自工程投运以来,我们在冀北电力公司的领导下,重点对全景联合控制系统和数据比对这两个方面开展了一系列的研究工作,通过对储能作用的深度挖掘,初步可以看出,通过工程的实施,我们可以将波动的,不稳定的、难调度的风力发电出力,变成可调的、稳定的绿色能源,送到千家万户。

  新能源利用的中国现实

  记者:四百多年前,西班牙作家塞万提斯写出了文艺复兴时期的一部代表作——小说《堂吉诃德》,其中主人公大战风车的故事,相信很多读者都印象深刻。那些山坡上的风车在堂吉诃德眼里,是一群群的妖魔鬼怪,他还用长枪去刺风车的翅翼,最后,这位“勇士”落荒而逃。而今天,漫山遍野的这些风车变得更加庞大、更加智能,人类在逐渐学习使用新能源的方法和技巧。

  2011年12月的一天,对于西藏日喀则吉角村的巴桑旺堆全家来说是个特殊的日子,因为这一天,他们平生第一次用上了家用电器。太阳还没落山,村民们便早早来到巴桑旺堆家里,围坐在一起,收看电视节目。

  西藏拉孜县吉角村村民 巴桑旺堆:通电之后,现在可以看上电视、用上电动酥油茶搅拌机了,太好了。之前只是用太阳能电池照明,电视这些都用不上。通上这种好电之后,就像让我们睁开了眼睛一样,心里很激动。

  在这之前,吉角村的每一户家庭只能通过小型太阳能电池板储备电能,来供晚上的照明。而电视机、电动酥油茶搅拌机等家用电器在村里几乎见不到,哪怕有也只是摆设。现在,在吉角村南面的山坡上,连同风机和同期安装的30块太阳能电池板成为了吉角村昼夜不停的新电源。海拔4853米的吉角村成为西藏首个使用“电力微网”的偏远村庄。

  记者:“电力微网”是指主电网微型化,是一种分布式的、“量身定制”的电源系统。换句话说,它就是一个灵活的、可供某一片区域使用的小电网。向吉角村这样,一个风机、几片太阳能光伏板,再加上电池和变电装置,一个微网系统就诞生了。它不仅给村民们带来了明亮的堂屋,更带来了一种不分季节、无论早晚、一按开关就能享受稳定用电的新生活。

  北京华电天仁电力控制技术有限公司总经理 黄振江:希望明年我们能有一个小规模的推广,后年开始能有一个更大规模的推广。就是能够在牧区、边远地区,能够比较广泛地使用这种技术。

  其实,在世界屋脊西藏,这个平均海拔4000米的高原,大自然赐予了天然的宝贵资源,风能、太阳能都很充沛,在这种条件下,采用分布式能源系统,是新能源利用的必然选择。

  可再生能源学会 副理事长 孟宪淦:比如说欧洲,我们发现太阳能最早是搞的一个十万屋顶计划,十万个家庭在自己的屋顶上安装太阳能电站,都是属于分布式的能源系统,收到了很好的效果,全国在太阳能发电来看80%90%都是分布式太阳能,我们国家正在研究这种发电的模式。

  不过,我国在新能源开发和使用中,有着自身独特的现实问题。在960万平方公里的土地上,风能、太阳能资源富集区域大多集中在西北和内陆地区,而70%以上的能源需求则集中在东中部,两者呈现出逆向分布的特点,距离远的达到1000到3000公里,因此,并网是新能源大规模利用的必然选择。

  记者:最近几年,“电荒”时常困扰着经济较为发达的地区,“拉闸限电”是企业最怕听到的词儿。那么如何把青海、甘肃的风电光电,送到广东、浙江呢,智能电网就是要解决这样的问题。

  可再生能源学会 副理事长 孟宪淦:智能电网其实,它简单的说就是一个好象大的水库似的,把电力储存起来,又像一个高速公路,把电力很快速的调度,又好像一个智能的大脑可以自动的来进行控制,所以我想智能电网实际上起到一个平衡稳定的保证。

  此外,相对于国际先进水平,我国风电和光伏产业虽然具备了较强的工业化生产能力,但尚未完全形成独立自主的设计能力,并网特性、控制技术与并网技术还存在一定的差距。这些都给新能源的利用带来了挑战。2011年夏天,国家能源智能电网研发中心学术委员会在上海成立,我国智能电网建设步入了产、学、研合作的新阶段。

  国家能源智能电网(上海)研发中心常务副主任 蔡旭:研发中心的重点研究方向主要有这么几个,一个是大规模风电接入并网及大容量储能技术,第二个是智能输变电装备技术,第三个是智能配用电技术,第四个是超导应用技术,还有智能调度技术,我们主要在这几个方向上展开研究。

 

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