“張北的風點亮北京的燈”背后的一組“公式”

張北草原深處，風光“捕手”們正張開懷抱——巨大的風機緩緩轉動，一排排光伏板整齊劃一。

這里的風與光轉化成澎湃綠電，經鐵塔銀線抵達千家萬戶，將“張北的風點亮北京的燈”變成了現實，曾經助力北京冬奧會場館實現奧運史上首次100%清潔能源供電。

(資料圖片)

風電、光伏發電具有波動性、間歇性的特征。源源不斷的綠色電能如何互補調節、并網消納？

2021年，國家電網公司發布新型電力系統行動方案，將張家口作為新型電力系統地區級示范區。在示范區內的國家風光儲輸示范工程用一組“公式”——“風光互補+儲能+調相機”給出了有力的答案。

張北新能源資源稟賦優越。張北所在的張家口地區是我國華北地區風能和太陽能資源最豐富的地區之一，風能資源可開發量4000萬千瓦以上，太陽能發電可開發量3000萬千瓦以上。

風、光具有波動性和隨機性。白天有日照，光伏板源源不斷地把光能轉化為電能；夜晚風大，風機發出更多電能。

時間上的交替，為風光互補打下基礎。每到傍晚，國家風光儲輸示范工程的控制中心可視化界面就會顯示：光伏發電曲線下行，風力發電曲線上升。風光實現互補，輸出波動減小。但考慮到云層遮蔽、風力減小等因素的影響，風電、光伏發電作為“源頭活水”，要更穩定地進入電網，仍然需要更多助力。

這時候，儲能出現了。儲能——作為“公式”中的要素，在新能源的“可控受控”中發揮重要作用。

“儲能設備就是存儲電能的設備，響應速度快。它能夠配合風、光電源在源端讓新能源發電出力可控受控。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司儲能專責史學偉介紹，“我們在國家風光儲輸示范工程中研究儲能與風、光電源的聯合運行技術。”

該工程規劃建設70兆瓦儲能項目。其中，一期建設20兆瓦，著重于儲能在新能源場站級的應用。

在一期項目應用成果的基礎上，二期項目穩步推進——目前已建設33兆瓦儲能容量，著重研究不同儲能方式的應用成效。圍繞新型能源體系建設，各式新型儲能技術正在這里開展著實證實驗和應用落地。

國家風光儲輸示范工程對風電、光伏、儲能系統開展聯合調度，實現了風儲聯合、光儲聯合和風光儲聯合等7種發電運行“組合拳”的自動組態、智能優化和平滑切換，實現了新能源的友好接入和源網協調。

值得一提的是，“通過電化學儲能模擬火電的同步發電機組運行特性，讓新能源電站具備火電發電機組‘紀律性強’的性能，能夠主動支撐電網穩定運行。”史學偉介紹。

2017年12月27日以來，國家風光儲輸示范工程已經建成全球首個具備虛擬同步機功能的新能源電站。目前，示范工程實現對多種類型電池的統一監控，實現平滑出力、跟蹤計劃、削峰填谷、系統調頻四大功能，使風電、光伏發電的出力特性達到或接近常規電源。

在儲能之外，“新能源+調相機”的應用，也是符合公式的一個巧妙“加法”。

在示范工程的一座廠房內，“大塊頭”的機器發出轟鳴聲，兩臺50兆乏的調相機正在運行。

“調相機可提高新能源場站的抗故障能力，有效解決新能源送出問題。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司監控運行中心員工劉宏勇介紹道。

在電網中，由電源供給負載的電功率分為有功功率和無功功率。如果把有功功率比作船只前行的動力，那么無功功率就相當于水的浮力。一艘船如果想要正常運轉，就要同時具有動力和浮力。調相機就相當于在為電網運行提供浮力。

在電源側，調相機就相當于新能源送出的“穩壓器”，為新能源并網提供支撐。

2022年12月7日，國家風光儲輸示范工程2×50兆乏調相機完成“倒送電”里程碑節點計劃，12月29日實現并網調試。

“項目的建成投運，不僅可以為示范電站提供足夠的短路容量支撐，而且在服務張雄特高壓穩定運行方面也具有顯著的作用。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司生產技術部趙洲說。

“風光互補+儲能+調相機”模式是破解大規模可再生能源接入電網技術難題的具體實踐，也是助力打造傳統電網向新型電力系統和能源互聯網升級的縮影。

在國家風光儲輸示范基地，包括調相機在內的多種技術調節手段讓新能源變得越來越可靠。如今，這一示范工程已成為我國新能源發展領域的一張國家級“金名片”，也正創造著更大、更多、更好的試驗示范價值。

今年1月，國家風光儲輸示范工程發電量同比增長54.66%。今年第一季度，該示范工程發電量達到3.92億千瓦時。

又是一年好風光，京畿大地的綠電持續給人們帶來更多期待。陣陣夏風帶著新綠向北吹去，清潔電能沿著銀線一路南下。

擁抱未來，新的征程已經開啟。

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