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新能源大规模并网的智能“升级”解决方案抢先看

2020-07-31 10:47:37 字号:

随着最后一台风机叶轮与发电机成功完成对接咬合,国家风光储输示范工程二期扩建工程(以下简称“二期扩建工程”)风场规划目标建成竣工,开始转入运行调试阶段,至此,二期扩建工程光伏与风场建设任务全部完成。国家风光储输示范工程自2011年投运以来,破解了许多新能源大规模集中并网的难题,示范效果显著,刚刚建成的二期扩建工程将成为国家风光储输示范工程“升级版”。

国家电网公司做出开工建设国家风光储输示范工程二期扩建工程的战略决定,全面打造国家风光储输示范工程“升级版”。

国家风光储输示范工程一期(以下简称“一期工程”)共建设风电9.85万千瓦、光伏发电4万千瓦、储能装置2万千瓦,在此基础上,二期扩建工程继续延展范围、扩大增容,建设风电40万千瓦、光伏发电6万千瓦、储能装置5万千瓦。

新能源大规模并网的智能“升级”解决方案抢先看

“建设规模扩展”和“软实力提升”是二期扩建工程的两个目标。在保证风机、光伏、储能等相关装备的技术先进性和应用示范性的情况下,二期扩建工程要通过增加并网装机和储能配置形成规模效应,搭建科研平台、建立研发中心,持续产出科技成果,实现软实力的提升。

按照国家电网公司相关部署要求,二期扩建工程在规模化、实效化、融合化的发展框架下,进一步深入发掘风光资源优势互补、集中打捆运行的特色模式,优化储能电池的运行控制,扩大电网友好型新能源电站的示范效应,并加强大范围风光互补发电系统并网特性研究,深化科技引领效应,积极探索风光储输与抽水蓄能联合运行控制模式,切实发挥国家风光储输示范工程在提高电网接纳大规模新能源方面的示范引领作用。

二期扩建工程投运后,每年将提供约12.5亿度优质、可靠、稳定的绿色电能,年产值将达到7亿元左右,节约标准煤42万吨,减少二氧化碳排量90万吨。

在施工过程中,工程建设者们客服了各种困难,推进工程建设。工程所处的坝上地区,春天来得晚,冬天来得早,有效工期短,施工环境苦且气候多变。作为工程业主方,国网新源张家口风光储示范电站有限公司始终坚持以最高的标准、最严的要求、最优的施工,凝聚各方合力,精益组织各项工作落实,在既要管理好、运行好示范电站,又要全面推进二期扩建工程有序进行的“两个战场”上广集众力、深入攻坚。

特别是进入12月以来,坝上地区频繁出现大风严寒天气,日最低气温均在零下15摄氏度左右,午后风力超过5级以上,现场作业环境极为恶劣。国网新源张家口风光储示范电站有限公司业主项目部全体人员坚持吃住在工程建设一线,合理抢抓安排吊装时序,在现场御寒物品保障充足的条件下,想方设法帮助有关施工单位协调外部吊装资源。

一期工程亮点

国家风光储输示范工程位于张家口市张北县和尚义县内,于2011年投运,是世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、化学储能装置及智能输出四位一体的新能源工程。一期工程试验示范效应显著,为服务国家新能源产业发展提供了技术数据支撑。

自2011年投运以来,工程已经连续安全稳定运行3周年。截至2014年12月25日,工程累计输出优质绿色电能超过8.4亿度,其中风电5.9亿度、光伏电2.5亿度,储能电0.05亿度。

工程破解了许多新能源大规模集中并网的难题。例如,工程首创了风光储输联合发电技术路线,建成了国内首个智能源网友好型风电场、国内首个功率调节型光伏电站和世界规模最大的多类型化学储能电站;实现了全球范畴内首次大规模新能源联合发电“黑启动”;永磁直驱5兆瓦大风机创造了多项行业之“最”,成为示范引领的新亮点。

一期工程已初步建立风光储联合发电标准体系,风光储联合发电互补机制及系统集成、风光储联合发电监控、大规模多类型电池储能电站集成及调控技术达到了国际领先水平。一期工程风电场可利用率达到98%,储能电站具备了实现24小时不间断参与联合发电的条件,并能在“平滑波动”和“削峰填谷”运行模式间灵活切换。

一期工程内有多种不同类型的风机,对它们进行统一调控是示范工程的一大技术亮点。工程自主研发的风电场调控一体化系统,可以打破不同厂家风机通信协议互不开放、无法直接“对话”的壁垒,使风电场上的信息实时同步传送,让风机都“听”调度的指令。

3年来,在智能电网技术框架下,依托一期工程,国网新源张家口风光储示范电站有限公司牵头编写了国家标准4项,发布国家电网公司企业标准6项;国家科技支撑计划7大课题全部通过国家科技部正式验收,2项国家863科技项目进入现场试验测试阶段,直驱、双馈类型风机高电压穿越改造实现重大突破,机型、倍数均为国内首台首次;示范工程研究成果已被推广应用于甘肃敦煌及青海都兰等项目建设。

“捕风人”的故事

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二期扩建工程风机吊装现场

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二期扩建工程风机吊装现场

国家风光储输示范工程二期扩建工程于2013年5月开工以来,参建各方实行不间断连续作业,先后投入大型机械100余台,现场工作人员总计超过4000人。在施工现场,这些参建者都被称为“捕风人”。

年过半百的一线“老兵”

年过半百的吴涛是国网新源张家口风光储示范电站有限公司总经理助理兼工程部主任。在一期工程实现竣工投产后,吴涛放弃了后方的舒适工作环境,继续带领手下工作人员投入到二期扩建工程建设工作中来。

作为工程现场主要负责人,吴涛面临着二期扩建工程建设有效工期短暂、地质结构复杂、大规模工程会战带来的安全与质量管控等重重风险,恶劣的施工环境与工作艰辛考验着这位工程建设“老兵”的意志信心与履职能力。

“有条件要上,没条件创造条件也要上”是他的办事准则。“千方百计、千辛万苦”在他身上得到了真实体现。就拿5兆瓦大风机吊装来说,从2014年4月份开始,吴涛带领业主项目部有关工作人员,会同业内专家及工程技术人员逐条、逐项分析解决吊装前后可能出现的问题,按照“确保成功、万无一失”的指导原则,反复研究、数易其稿,拟定了周详完备的吊装方案,为确保5兆瓦大风机吊装一举成功奠定了坚实基础。

一方面,吴涛充分发挥自身资源优势,将各项工作有效置于工程科学、快速推进的原则基础上谋划考量,持续加强现场业主项目部组织建设,以全力确保二期扩建工程2014年年底建成为依据,倒排工期、科学编制三级网络计划,明确里程碑节点,同步推进风、光、储、输各项工作全面展开;另一方面,他要求所有工作人员充分发挥出一线建设的核心“大脑”与“带头”作用,与设计、监理、施工单位精诚合作,迅速形成集中会战局面,共同建立起团结、战斗的和谐关系。

接货环节“零差错”是怎样“炼”成的?

在国家风光储输二期扩建工程施工现场,活跃着一支十几人组成的物资队伍——风光储物资项目部。二期扩建工程中使用的风机等大件设备累计多达1100余车次,物资供应工作非常繁杂,物资的催办、验收等事务,全部经由他们完成。

参加工作7年的代志纲是这个项目部的副经理。他在国家风光储输示范工程张北项目现场已经工作了近4年,参与了一期工程和二期扩建工程的物资供应工作。2014年,代志纲先后几十次奔赴各风机设备供应商,全年往返各风机制造厂行驶里程近6万公里。

与一期工程相比,二期扩建工程在物资供应上的最大困难就是供应周期短、供应量大,这让供货压力陡然增加。为了实现按期到货,项目部安排专人每天更新各项物资的备料、生产和发运情况,对于未按计划执行的厂家进行重点协调和跟踪,随时纠正各类偏差。

到货是物资供应工作中的一个关键环节。项目部安排三组人员分别负责到货接收、验收及移交工作。“到货接收务必严格做到‘按单比对,据实入账’,杜绝任何账实不符的情况发生。”代志纲一直这样要求工作人员,“如果在接货环节出现差错,不但会影响物资工作本身,更有可能对施工产生影响,容不得半点马虎。”

一直以来,项目部的三组人员都按照这一要求,准确地完成了每一次物资的接货、验收工作,对接收中出现的各类问题全部详细记录,据实填写各类单据,实现了接货环节的“零差错”。

5兆瓦大风机是如何吊装的?

我国目前主流风电机组功率为1.5兆瓦,而直驱式风力发电机的5兆瓦功率约是目前主流风电机组功率的3.3倍。永磁直驱5兆瓦大容量风机是国内陆上单机容量最大的永磁直驱型风机,总高度100米。与传统的水平轴风电系统相比,5兆瓦直驱式风力发电机没有齿轮箱,减少了传动消耗,提高了发电效率,尤其是在低风速环境下,效果更加显著。同时,该风机不必定期更换齿轮箱油,降低了运行维护成本。

然而,永磁直驱5兆瓦大风机安装要求极高、难度巨大,在示范工程之前,国内尚无成功吊装方案借鉴。风机设备总重743吨,叶片长度62米,最大扫风直径达128米。安装时,启动吊车需重达1250吨,吊车最长臂需达138米。

目前,国内风电场吊装施工主要有两种方式,一种是在现场附近设立临时存放仓库,风机设备到货后集中存放在临时仓库,安装时再二次运输到吊装点,这种方法只适合于小型风机吊装。

另一种是直接将风机设备运输到吊装现场存放,不再进行二次运输,风机设备一次到位,节约了运输的成本,目前2兆瓦及以上风机均采用此方式。但此方式要求,每个吊装场地必须具备存放一台风机的全部设备的条件,并留有让大型吊机和辅助吊机进行吊装设备的位置。

国家风光储输示范基地5兆瓦风机吊装也采用了第二种方法,吊装时共动用了4台吊车,一台主吊、三台辅助吊,其中主吊车起重达1250吨,吊车最长臂138米,吊装场地面积为100米&mes;100米,比2兆瓦风机吊装场地大一倍。

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