青海省風(fēng)光資源豐富、地域遼闊，新能源開發(fā)優(yōu)勢顯著、潛力巨大。近年來，憑借得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢，青海積極打造國家清潔能源產(chǎn)業(yè)高地。近日，《中國能源報(bào)》記者來到青海，探訪科技創(chuàng)新在應(yīng)對新能源開發(fā)運(yùn)行挑戰(zhàn)時(shí)展現(xiàn)出的關(guān)鍵作用與成效。

國產(chǎn)“大腦”為光伏電站保駕護(hù)航

“處理信號不到250毫秒、功率誤差±0.15MW、系統(tǒng)全年可靠率達(dá)99.9%。”記者從青海共和世能光伏電站了解到，中國華能自主研發(fā)的國內(nèi)首套全國產(chǎn)光伏監(jiān)控系統(tǒng)——華能睿渥S316正在穩(wěn)定運(yùn)行。

光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)是光伏電站中樞神經(jīng)，是保障光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備。華能睿渥S316就相當(dāng)于共和世能光伏電站的“大腦”，負(fù)責(zé)管理整個(gè)電站的運(yùn)行。

“自從國產(chǎn)化系統(tǒng)改造完成后，電站可謂煥然一新。一方面，順利達(dá)成了無人值守的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備故障率明顯降低，發(fā)電量也顯著提升。這對于電站收益的增長以及運(yùn)維人員日常工作的優(yōu)化，都有著極大的助力。如今我們這套系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用得十分成熟了�！比A能共和世能光伏電站副值史國全說。

史國全進(jìn)一步舉例表示：“在光伏電站處于限電運(yùn)行過程中，如果遇到多云天氣，會(huì)存在發(fā)電負(fù)荷波動(dòng)。這需要值班人員及時(shí)操作逆變器啟停機(jī)或調(diào)整逆變器負(fù)荷，以達(dá)到跟蹤限電指令的目的。但由于當(dāng)時(shí)系統(tǒng)老舊，無法及時(shí)響應(yīng)人工操作指令，在操作過程中當(dāng)后臺(tái)指令不執(zhí)行時(shí)，就不得不安排機(jī)動(dòng)人員前往現(xiàn)場手動(dòng)控制逆變器功率或?qū)⒛孀兤鲉⑼�。這種情況就會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間的延遲，難以保障廠網(wǎng)協(xié)同的高效性與及時(shí)性，對光伏電站的穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的協(xié)同配合產(chǎn)生不利影響�！�

除了整體性能大幅提升外，華能睿渥S316最大亮點(diǎn)在于其軟硬件實(shí)現(xiàn)了全國產(chǎn)化，解決光伏監(jiān)控系統(tǒng)核心軟硬件設(shè)備依賴進(jìn)口的問題。據(jù)悉，華能睿渥S316監(jiān)控系統(tǒng)從CPU等核心芯片到基礎(chǔ)電子元器件，從操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)軟件到應(yīng)用軟件全部使用國產(chǎn)自主技術(shù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、逆變器/匯流箱/箱變監(jiān)控、AGC、AVC、五防/升壓站、功率預(yù)測等功能模塊在睿渥S316平臺(tái)下一體化監(jiān)控。

華能西安熱工院工程師馬茜溪介紹：“以往我們一直采用國外的光伏電站監(jiān)控技術(shù)，而S316實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化后，徹底擺脫了被‘卡脖子’的風(fēng)險(xiǎn)。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中新增了控制策略，最小計(jì)算周期縮短至5毫秒，有效保障了高精度控制。從成本角度考量，過去需要五六套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)還得配備一名工作人員，現(xiàn)在僅需一套一體化全國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，且僅需一名工作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控即可�？傮w算下來，能夠節(jié)省近百萬元的前期成本和運(yùn)維成本支出。”以前，光伏電站監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集、控制發(fā)電、調(diào)整電壓、預(yù)防誤操作等功能需要多套系統(tǒng)分別完成，如今借助華能睿渥S316一套系統(tǒng)就能輕松搞定，極大地提升了工作效率與管理效能。

高海拔地區(qū)儲(chǔ)能效率再提升

隨著青海風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)量不斷攀升，為保障新型電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，亟需大力發(fā)展各類儲(chǔ)能以彌補(bǔ)電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力缺口。

記者來到青海省海南州海拔3000多米的華褚儲(chǔ)能電站，這里運(yùn)行著全球海拔最高、規(guī)模最大的高壓直掛儲(chǔ)能系統(tǒng)——華能海南州150兆瓦/600兆瓦時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目是華能青海分公司3個(gè)新建新能源項(xiàng)目電網(wǎng)側(cè)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目，采用華能清能院牽頭研發(fā)的35千伏高壓直掛儲(chǔ)能技術(shù)，單機(jī)容量達(dá)25兆瓦/100兆瓦時(shí)，單次充電即可儲(chǔ)存高達(dá)60萬千瓦時(shí)的電量。

為什么采用高壓直掛技術(shù)？華能青海公司儲(chǔ)能電站項(xiàng)目經(jīng)理郝卓龍介紹：“一般傳統(tǒng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目都是先將電池并聯(lián)，隨后借助變壓器把電壓提升至35千伏。然而，我們電站項(xiàng)目減少了變壓器的使用，通過將每一相直接串聯(lián)，使得電壓能夠一步到位地達(dá)到35千伏，即在源頭直接升壓，從而顯著降低了變壓器的損耗。”

相較于平原地區(qū)而言，在高海拔地區(qū)開展儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)面臨著一系列更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)與更高標(biāo)準(zhǔn)的要求�！拌b于高海拔地區(qū)空氣相對稀薄的特殊環(huán)境特性，為切實(shí)保障電氣設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行，必須適當(dāng)拉大電氣設(shè)備之間的間隙。此外，無論是機(jī)械保養(yǎng)的頻次，還是設(shè)備運(yùn)行過程中的油耗等關(guān)鍵指標(biāo)，相較于低海拔地區(qū)都需要進(jìn)行相應(yīng)的提高與優(yōu)化�！焙伦魁埍硎尽�

也正因采用高壓直掛技術(shù)，該項(xiàng)目在轉(zhuǎn)換效率方面相較于傳統(tǒng)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。一般而言，傳統(tǒng)儲(chǔ)能的轉(zhuǎn)換效率通常僅能維持在85%左右，而華褚儲(chǔ)能項(xiàng)目的轉(zhuǎn)換效率則可高達(dá)91%。同時(shí)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10毫秒內(nèi)的快速響應(yīng)。

創(chuàng)新工藝攻克安裝難題

同在青海海南州的300萬千瓦基地光伏華能50萬千瓦建設(shè)項(xiàng)目，屬于第一批國家大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目，也是華能在青海一次性建設(shè)最大的單體光伏項(xiàng)目。在大基地項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)中，應(yīng)用了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、智慧基建管理系統(tǒng)，全面提升新能源管理水平，提高基建人員管理效能，攜手并進(jìn)向智能化管理邁進(jìn)，為大基地項(xiàng)目數(shù)字化轉(zhuǎn)型做出重要探索。

不過，在該項(xiàng)目建設(shè)過程中，除了需要應(yīng)對高海拔因素影響，在鋪設(shè)光伏組件過程中還面臨砂礫層厚、樁基礎(chǔ)成孔難、易坍塌等問題以及特殊地質(zhì)狀況與更高安裝要求等，給項(xiàng)目建設(shè)提出層層挑戰(zhàn)。以成孔為例，在粉砂層和圓礫層，若直接采用微螺旋鉆孔，孔內(nèi)容易坍塌或孔深不足，澆筑后易產(chǎn)生斷樁或鋼筋外漏。

為有效解決該問題，郝卓龍表示，項(xiàng)目部聯(lián)合施工單位提出采用釬桿鉆擠壓成孔工藝，取代了原來“微螺旋鉆孔+人工清孔”的成孔工藝，在確保樁基礎(chǔ)承載力滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，提高了成孔效率和質(zhì)量。據(jù)悉，項(xiàng)目通過減少人工和混凝土損耗，有效降低了施工成本，總計(jì)節(jié)省超400萬元。

此外，由于項(xiàng)目屬于牧光互補(bǔ)，組件離地間隙要求在1.5米以上，使得安裝面臨重重挑戰(zhàn)。較高的離地高度不僅帶來了顯著的安全隱患，還嚴(yán)重拖慢了安裝的速度。為解決這一棘手問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出“利用支架本身搭建穩(wěn)定三角支撐平臺(tái)”的方案，通過構(gòu)建三角支撐平臺(tái)，有效穩(wěn)固了組件安裝結(jié)構(gòu)，保障項(xiàng)目建設(shè)安全。