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冀北电力探索能源清洁低碳转型路径:带动社会绿色消费新模式

日期:2022-12-08    来源:澎湃新闻

国际风力发电网

2022
12/08
13:34
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关键词: 清洁能源 低碳转型 主体能源

“富煤、缺油、少气”是我国化石能源禀赋的基本国情,长期以来,煤电都是我国电力供应的绝对主体能源。然而,为应对全球气候变化、煤炭资源枯竭等问题,满足日益增长的能源需求,积极发展可再生能源势在必行。

党的二十大报告也提出,要积极稳妥推进碳达峰碳中和,加快发展方式绿色转型,推动能源结构调整优化,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系。

近年来,我国不断加快新能源建设步伐,风电光伏等新能源发展成效显著,装机规模稳居全球首位,发电量占比稳步提升。

近日,国网冀北电力公司对外宣布,新能源统调装机占比超七成,发电量占比达47.7%,居全国首位。冀北电网新能源装机容量已由 2012 年年初的 427 万千瓦增至目前的 3684.0万千瓦,翻了三番。预计到“十四五”末,冀北新能源装机容量将达到7260万千瓦。

随着新能源装机快速增长,冀北电网“清洁”“低碳”的特征愈发凸显。近期,冀北电力交易平台的新能源交易电量累计突破了100亿千瓦时。

当前,冀北区域的新型电力系统已见雏形,这也为全国新型电力系统的深入构建探索了宝贵的经验。推动能源绿色转型,不仅给冀北带来了绿电的上下游产业,也吸引了许多科技企业参与绿电交易。

“张北的风点亮了北京的灯,北京的灯照亮了中国的红……”

伴随着《张北的风点亮北京的灯》这首歌曲,2022北京冬奥会兑现了场馆100%使用清洁能源的承诺,为北京冬奥会提供绿电保障的,就是冀北电力的张北柔性直流电网工程。

位于张北柔直工程阜康换流站外的500千伏柔直线路。 邹明 摄

据了解,张北柔直工程每年可向北京输送140亿千瓦时的清洁电力,相当于北京年用电量的1/10,每年节约标准煤490万吨,减排二氧化碳1280万吨,为2022年北京冬奥会提供充足可靠的绿电供应。未来,冀北地区每年向首都的输电量能解决北京年用电负荷的20%左右。

绿电生产:打造新能源集中并网、集成应用“源”端典范

国家风光储输示范工程。

面向能源绿色转型,以风能、太阳能为代表的可再生能源被寄予厚望,但由于其固有的间歇性、随机性、波动性等特点,大规模开发利用成为世界难题,也使其“虽有千般好”,却“难入百姓家”。

为了破解可再生能源友好并网和高比例消纳技术瓶颈,冀北电力建设了风光储输示范工程,为风电、光伏规模化开发并网做出样板示范、提供中国方案。

国网冀北张家口风光储输新能源有限公司执行董事、党委书记田云峰告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者,冀北已经成为我国新能源原创技术的策源地、关键装备的试验场,以及创新发展的会客厅。

田云峰表示,冀北采用了全球首创的风光储输联合发电技术路线,在很多技术领域实现了0到1的突破,并积累了一系列应对新问题、新挑战的建设经验。

据了解,风光储输示范工程建设了全球规模最大的多类型电池储能电站,突破了大规模电池储能协调控制和能量管理的关键难题,解决了风、光发电不确定性引发的电力系统调峰、安全问题。工程还建设了世界上容量最大的虚拟同步机、国内最大源网友好型风电厂、多类型功率调节型光伏电站,其发电特性出力平稳,总体达到常规电源水平。

能源饭碗要牢牢端在自己手里,发电装备的国产自主化也是避免能源“卡脖子”的重要保障。十多年来我国新能源装备领域取得了长足的发展,冀北电力深化“产学研用”机制,在风光储输示范工程中加快推进风机、光伏、储能产业优化升级,带动了62家民族装备厂商“首台套”的应用。

“十年磨剑,砺得锋锐,冀北区域已建成源网荷储等要素在内的新能源样板场景。冀北电网清洁低碳这一新型电力系统的核心特征越发凸显,以风光储输、柔直工程为代表的冀北‘绝代双骄’已成为国家新能源领域的靓丽名片。”

接待过众多海内外参观者的国网冀北张家口风光储输新能源有限公司党委党建部主任梁立新表示,截至目前,冀北已经接待了来自全球60余个国家5万多人,并向参观者展示我国源网荷储等新能源技术。

绿电并网:提高整个电源侧灵活调节的能力

十多年前,在我国新能源刚刚起步进行推广建设时,低电压穿越与高电压穿越能力不足成为困扰我国新能源稳定性的共性问题。作为国内新能源先锋试验田,冀北电力承担了风电机组高/低电压穿越研究与改造的工作。

国网冀北电科院副院长刘辉告诉澎湃新闻记者,2012到2013年间,冀北电科院做了50多个机型的高/低电压穿越实验与改造,在省级电科院里是最多的,并最早实现了风电机组1.3倍的高电压穿越能力,为我国风电机组研究做出了积极贡献。

在新能源大规模装机后,绿电并网却遇到了难题——传统电网的消纳能力无法完全适应具有波动性的新能源,导致了“弃风弃光”一度有所抬头。对此,刘辉表示,为提升整个电力系统对新能源的消纳能力,冀北做了许多有益尝试与探索。

“新能源电力并网,首先需要把电送出来,送到大电网上,在更大范围内进行消纳。”刘辉表示,近年冀北建成了张北到雄安的特高压工程,未来这项工程还要融入华北特高压大电网,并向东、西两侧延伸。

与此同时,需要提高整个电源侧灵活调节的能力,进行火电机组灵活性改造。此外,还有在新能源场站增加调相机等。这些问题与经验对全国范围内的新能源建设都有着一定的示范意义。

“冀北的新能源装机已经达到了70%,基本上领先全国20年,相关问题我们冀北更早遇到了。解决这些问题,是冀北新能源发展的迫切需要,在全国更有示范引领作用。冀北的今天,就是全国的明天。”刘辉表示,世界新能源发展看中国,中国新能源发展看“三北”(东北、西北、华北),华北新能源发展看冀北。

电力输送:开通“高速路”,配备“充电宝”

“清洁能源大规模并入交流主网以后有个世界性难题——稳定性问题。清洁能源大量汇集之后,可能会导致主网频率失稳。但冀北运营的柔性直流电网可以有效解决上述不稳定性与谐波问题。”

国网冀北电力有限公司超高压分公司特高压交直流运检中心中都换流站运行值长田春雨告诉澎湃新闻记者,冀北新能源电能外送,保障供应安全是重中之重。柔性直流像是给新能源开辟了高速公路,直接为清洁能源提供了外送渠道,大大减少了弃风弃光情况。而且这个通道是双向的,不仅能外送,还能就地消纳,为电网运行方式提供了很大的灵活性与操作空间。

电网如何平抑新能源外送功率的波动性?田春雨解释,在电力输送的过程中会途经不同的换流站、变电站,其中负责定电压调节的换流站会接入储量巨大的水库,通过抽水蓄能的方式达到储能效果,从而维持外送功率稳定。采用高效化学储能、压缩空气储能等前沿科技也在持续开发中。

田春雨表示,柔性直流输电技术在冬奥会期间亮相,引起全球高度关注,目前已经在很多国家得到推广。此外,着力挖掘清洁能源潜能是双碳战略落地的重要表现,目前张家口地区正探索一条以柔性直流电网为中心、以清洁能源产业链为驱动的经济发展新路径。此外,柔性直流技术对电网整体发展意义深远,如果与海岛、戈壁、山区等场景有效契合,将会带来巨大的经济和社会效益。

“冀北的柔性直流电网开创了12项世界第一,涵盖多类首台首套核心设备,为其他地区电网建设提供了很强的指导意义,我们在这里解决了一系列此前没有遇到过的难题,获得了很多宝贵的经验。”田春雨称。

绿电交易:价格机制引导用电削峰填谷

国网冀北电力交易中心有限公司充分发挥资源优势,组织开展新能源交易。 赵勇 摄

在绿色电力送出过程中,除了看得见的绿电输送电网,还有一张看不见的网同样在发挥着作用,这就是——绿电交易。

冀北电力交易中心综合处处长张浩告诉澎湃新闻记者,所谓绿电交易,简单来说,就是在绿电交易平台上,电力用户通过电力交易的方式,从新能源发电企业那里,购买风电、光伏发电等新能源电量。

2017年4月,国网冀北电力与张家口市政府以战略合作协议为指导,创新构建了“政府部门+电网企业+发电企业+电力用户”的四方协作机制,以风电清洁供暖为突破口,协同推进风电清洁供暖与市场化交易工作。

此外,借着冬奥和2021年绿电的试点经验,冀北在2022年建立了一个全面放开的绿电市场。

张浩表示,所有在冀北平台上注册的用户,只要想买绿电,就可以提交申请,平台会纳入到绿电交易范围,用户去买绿电、绿证,现在相关的市场比较开放和活跃。“当前有将近500家电力用户参与了绿电交易,与新能源发电企业达成了绿电交易合同。”


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