截至2018年底,全國新能源裝機達到3.77億千瓦,超過水電成為我國裝機容量第二大電源。新能源的快速發(fā)展,為我國能源轉型發(fā)揮了重要作用,但也出現與電網發(fā)展規(guī)劃不協(xié)調的問題,導致棄風限電的出現,國家電網公司通過建設特高壓輸電工程,來解決風電的消納問題。為深入了解風電接入特高壓后如何保證新能源電站和特高壓電網穩(wěn)定安全運行,記者跟隨中國電力科學研究院有限公司新能源研究中心(以下簡稱“中國電科院新能源中心”)風電檢測團隊來到甘肅玉門市中電橋灣風電場,深入了解風電場涉網性能改造工作。
并網檢測提升消納能力
一川碎石大如斗,隨風滿地石亂走,玉門地區(qū)風資源非常豐富,素有“世界風口”之稱。如果之前提起玉門讓人想到的是蒼涼、毫無生機的荒漠戈壁,那么現在與戈壁為伴的是一排排、一片片整齊運轉不息的風機,因為風電技術的發(fā)展,昔日為“害”的風,已經變成了今日為寶的“能”。
與傳統(tǒng)電源不同,風電具有間歇性、波動性,會影響電網的穩(wěn)定運行,嚴重時甚至會威脅電網安全。2011年初,甘肅地區(qū)多次出現大規(guī)模風電機組脫網事故,原因就是風電機組不具備低電壓穿越能力,將電網事故擴大化?!盀榱私鉀Q風電大規(guī)模脫網的問題,我們配合風電機組制造企業(yè)開展風電并網技術研究,對改造后的機型進行驗證,2012年以后甘肅地區(qū)就再也沒有發(fā)生過大規(guī)模風電脫網事故。”新能源中心檢測工程師陳晨向記者介紹道。
記者到達風電場時,檢測團隊兩名成員正在緊張有序的接線,他們正在做風電機組高電壓穿越抽檢測試。新能源中心檢測工程師劉旭東向記者介紹說:“甘肅地區(qū)風電裝機規(guī)模與本地消納能力不匹配,風電很難在本地完全消納,富裕的風電需要通過特高壓直流輸電項目輸送到中東部地區(qū)。風電在特高壓直流故障引起的暫態(tài)過電壓期間存在潛在的大規(guī)模脫網風險,特高壓直流輸送大規(guī)模風電存在安全隱患?!?/p>
為高效解決消納問題,避免特高壓運行的安全風險,風電開發(fā)企業(yè)、風電制造企業(yè)和中國電科院等單位開展了特高壓直流近區(qū)風電涉網性能提升工作,提高電網的穩(wěn)定性。
“春節(jié)后,我們就一直在玉門這邊開展高電壓抽檢工作,奔波于各個檢測場之間,團隊中有個一同事甚至春節(jié)后在家只待了十幾個小時?!标惓空f道。
因為風電場需要建設在風能資源豐富的地方,而這些地方一般地處內陸荒原或者沙漠地帶,檢測工作環(huán)境非常惡劣。 “檢測團隊成員基本上每人每年出差都在200多天以上。相對于艱苦的環(huán)境,我們更需要克服的是對家和親人的思念?!眲⑿駯|向記者介紹道。
但是,既然立志從事新能源檢測這個行業(yè),就得堅守下去,他們堅信,隨著化石能源消耗的日益加劇,新能源將成為世界能源發(fā)展的潮流,因為它關系到我們共同的綠色家園。通過檢測可以解決風電行業(yè)發(fā)展中面臨的一系列問題,這就是他們堅守的價值所在。
檢測團隊成立13年以來,一直在開展風電機組的型式試驗和并網檢測,為新能源健康發(fā)展保駕護航。近年來,大規(guī)模脫網事故發(fā)生的概率大幅度降低,電網運行的安全穩(wěn)定性極大提高。
實現國際互認護航產業(yè)發(fā)展
開展風電機組檢測并不是一件簡單的事。被檢測的風電機組必須在風電場或檢測場地中實際運行,檢測設備必須能夠模擬各類電網故障,檢測周期長、所需風況復雜、設備造價昂貴等都是必須面對的挑戰(zhàn)。此外,還要開發(fā)檢測系統(tǒng),幫助風機制造廠家進行自主研發(fā)。
我國風電檢測工作開展較晚,起初采用的標準以IEC國際標準轉化為主,難以滿足國內風電發(fā)展的需求。經過十多年的攻關與實踐,中國電科院成立了國家能源大型風電并網系統(tǒng)研發(fā)(實驗)中心,并配套建設了總占地面積24.6平方公里的張北風電試驗基地,自主研制了風電機組測試所需的全部設備,主導編制了數十項風電測試領域國家、行業(yè)標準,其自主研發(fā)的高電壓穿越能力裝置采用的阻容升壓原理,也得到了歐美同行的認可,寫入了最新出版的IEC 61400-21-1:2019標準。
2017年,中國電科院正式獲得國際電工委員會頒發(fā)的證書,成為亞洲首家可再生能源領域認可實驗室,中國風電檢測能力的國際認可度由國際知名機構內的互認擴展至IEC標準體系內的互認。
在各方的共同努力下,我國風電機組的性能得到了質的提升,大規(guī)模脫網事故發(fā)生的概率大幅度降低,電網運行的安全穩(wěn)定性極大提高。國家能源局最新數據顯示,2018年,全國平均風電利用率93%,超過了2018年風電利用率88%的目標,重點省區(qū)全部達到了2018年消納目標。
如今,中國電科院的檢測報告已經成為我國風電產業(yè)“走出去”的金字招牌。據了解,新能源中心為金風科技、聯合動力等制造商按照澳大利亞、南非、美國等多個國家的并網標準完成故障穿越能力測試項目,出具的測試報告及證書得到國外權威認證機構和電網公司的認可。此外,新能源中心還赴西班牙、丹麥、瑞典、波蘭等國家為西門子、Vestas、GE等制造商開展電能質量和低電壓穿越能力測試檢測項目,國際風電市場上的“中國聲音”越來越響亮。
截至2018年底,新能源中心已為國內外200余個型號的風電機組提供了技術研發(fā)與試驗服務,推動了我國多個風電機組制造企業(yè)成功打入國際市場,促進了我國風電設備制造水平的提升和我國風電的可持續(xù)發(fā)展。如今,經過新能源中心檢測的風電機組目前已經出口到美國、瑞典、西班牙、澳大利亞、埃塞俄比亞、意大利、土耳其、巴基斯坦、保加利亞、智利等27個國家。