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组团发电?这个能源汇集站有点东西

在“30·60”双碳目标确立之后,能源电力系统清洁低碳转型步伐加快。中央财经委员会第九次会议提出要构建以新能源为主体的新型电力系统。

 

这就意味着,未来,风电、光伏等新能源发电技术将逐渐占据我国电力系统的“C位”。

 

然而,分布式光伏、分散式风电大量接入电网容易造成电网不平衡。如何将分散各处的光伏、风电集中起来,平稳上网?


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云和白鹤尖风力发电站|王伟忠 摄

 

今天就和大家聊聊风光水储一体化那些事。

 

新能源并网实现了电力网络的多元化,但也对电能质量产生了一定的影响。

 

“天热无风”“云来无光”,风、光发电出力无法按需控制,存在波动性和间歇性,不能将其直接接入电网。如果新能源发电大规模并网,将会影响电力系统的稳定性,增加电力系统调节经济性的难度与供电成本。

 

可以这样理解:过去的发电系统就像航行在大海上的巨型邮轮。现在由于分布式新能源的陆续接入,发电系统变成了小吨位货轮和无数艘小帆船结伴航行。大海里边一个大浪过来,首先小帆船就翻了,小吨位货轮也会产生大幅摇摆,对电网安全造成巨大的影响。

 

因此,需要采取措施来稳定新能源大量并网下大电网的电能质量。比如,多能互补能源汇集站能聚合多种能源,通过一体化管理来提高电力系统调节支撑能力。

 

什么是多能互补能源汇集站?

 

简单来说,多能互补能源汇集站就像一个“大基地”,能够将风、光、水、储、氢等多种能源汇集在同一个地方,然后通过系统来调节多种能源,做到优势互补,进而实现电源侧的灵活调节。


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多能互补能源汇集站平面效果图

 

说个通俗易懂的例子,白天日照强度高而风小,夜间无光照而风大。风能和太阳能这两个各自都不太稳定的输出,在“互补”后,可以让整体的发电特性趋于稳定。再加上水、储、氢的紧密配合,能源汇集站在减少弃风、弃光的同时,改善了发电系统的功率输出特性,让不稳定的能源变成稳定、可调节、具有较高品质的电能。

 

可以说,多能互补能源汇集站既是“蓄电池”,又是“稳定器”,它推动可再生能源从“单打独斗”走向“组团发电”。

 

以缙云风光储氢一体化项目为例,该项目拟建设110千伏多能互补能源汇集站,一期将汇集80兆瓦光伏+8兆瓦时储能+1千瓦制氢系统+20兆瓦风电,远期可汇集更多风电、光伏、水电等能源。多能互补技术方案以光伏、风电为主要电源,以蓄电池储能电站及制氢站为调节电源,100%为清洁能源。


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 缙云光伏电站|朱礼平 摄

 

多能互补能源汇集站能在不同风光条件和电量需求条件下,自动识别条件、切换运行模式、启动相应供能系统。

 

晴朗的白天,光伏板利用太阳能发电。一部分供给电网,多余的电量便可作为储能电站蓄电池的充电电源,如还有剩余,则可直接用于电解制氢,转化成氢气储存起来。

 

风力发电亦是如此。在风力资源丰富的夜晚,能源汇集站可以通过蓄电池和制氢站的配合,让风能的综合利用率最大化。

 

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多能互补发电系统

 

同时,蓄电池储存的电能可用于能源汇集站灵活调节发电功率;制氢站所存储的氢气,可用于燃料电池发电,或作为燃料气体注入天然气管道,实现清洁燃料高效利用。

 

远期来看,能源汇集站还可以接入水力发电等多种供能形式,让整体调控能力进一步增强。

 

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典型日风光水储一体化运行效果图

 

从上面的模拟图可以看到,经过能源汇集站“指挥”后的实际发电曲线(绿色),已经十分接近下图实际负荷的每日需求,能源供给和负荷需求之间的匹配得以更加灵活、智能。

 

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一体化送出与实际用电负荷每日需求对比图

 

多能互补能源汇集站,使得能源和负荷互联互通、自由转化,提升全站综合能效,为探索电力系统“碳达峰”、“碳中和”的可行路线提供实践经验。

 

未来,更多的“多能互补”实践将遍地开花。