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千里送绿电,究竟难在哪?

作者:中国储能电站网 来源:电网头条 时间:2020-07-19 浏览:
      7月15日,入伏的前一天,河南郑州迎来了一个高温艳阳天。在郑州人和往常一样享受着空调带来的凉爽时,清凉一夏的源动力正在渐渐变“绿”。

这一天,世界第一条以输送清洁能源为主的特高压通道——青海—河南±800千伏特高压工程启动送电。这条全长1578公里、途经青、甘、陕、豫四省的“电力高速公路”,把雪域高原上的绿色电力源源不断地输送到中原大地。

仅15日一天,这条特高压大动脉输送了3199万千瓦时的电量,按照一台一匹空调标准工况下每小时耗电0.735千瓦时来算,可供河南省181.3万台1匹空调运行一整天。

出题

为什么是青海、河南?

世界首条以输送清洁能源为主的“电力高速公路”,为什么花落青、豫?

毕竟,从青海到河南,沿途平均海拔3900米以上,施工人员和机械设备都需要吸氧、打氧才能克服严重的高原反应。工程30%的塔位在沼泽地中,全线涉及国家级水土流失重点预防区,“午后起大风、夜来风雪袭”是家常便饭,工程建设难度挑战极大。

国网青海送变电公司施工人员在青豫特高压直流工程建设现场组立铁塔。

但如果从供需角度来看,答案一目了然。

青海清洁能源资源丰富,是西北水能资源最富集的地区,而且是“风光水”全能型选手。目前,青海清洁能源装机2801万千瓦,占比高达88%,其中,新能源装机占比达50.5%,是全国新能源装机占比最高的省份。2017年开始,青海的绿电供应已经从7日到9日再到15日,乃至目前正在进行的绿电百日,从“风生水起”走向“风光无限”。

而另一边,河南是“中部崛起”的重要省份,河南电力负荷占华中电网四省负荷的40%。经济持续快速增长带来旺盛的用电需求。而且,河南省能源结构以煤为主。从改善当地生态环境角度来说,加一些绿电十分必要。

一边是充足的供应,有“绿电15日”的底气,一边是旺盛的需求,有“中部崛起”的依托,青豫两省有缘千里一线牵。

难点

绿电“老搭档”不能上

一边有绿电,另一边也要绿电,但是,看起来水到渠成的事,除了施工上的问题,还有另外一个难点:

以清洁能源为主输送,怎样保证特高压线路稳定运行?毕竟,青海的清洁能源装机中,一般是风电、光伏电这些新能源发电。

风电、光伏电,优点自不待言,缺点也很致命——波动性较大,在某种程度上可以理解为“靠天吃饭”。白天光伏电多,晚上就几乎没了;风多的时候发电喜人,风少的时候发电量大幅下滑。但电力供应恰恰需要稳定地输送电力。光伏、风电日间出力变化大,这给电力电量平衡、大电网安全稳定运行带来了考验。

要弥补新能源发电这种波动性的缺陷,并不是没有办法。常见的一招就是用火电来和新能源发电搭配输送。“风风火火”,此之谓也。比如,2017年投运的祁韶特高压直流工程是“风火互济”。换句普通人能听懂的话说,就是在风电(光伏电)出力变小的时候,需要火电顶上(调节),来维持稳定的电力输送。

以往,“老实听话”指哪打哪的火电是新能源电输送的最佳拍档,但这次却不行。一则青海火电不是很多,只占全省电力装机的12%。二则此次“青豫一线牵”本来就是要送清洁能源,火电一上,就与“以输送清洁能源为主”的设计初衷相违背了。

既然火电这个“最佳拍档”不能上,那么就地取材,用青海丰富的水电来配合新能源电输送行不行?毕竟水电占青海电力装机的38%。也不太行,或者说不完全行。水电很多、很清洁,但也不能完全像火电那样“随时能顶上、很快很退下”,因为还有枯水期这个掣肘因素在。

这样看来,要输送清洁能源不难,要“以输送清洁能源为主”,还真绝非易事。

破题

“3+X”千里护送

只要思想不滑坡,办法总比困难多。

破题的思路就是按规律办事。

仔细一琢磨,风电、光伏电放一起输送,也能起到一定的互补作用。长期耕耘在青海新能源消纳一线的国网青海电力调控中心主任方保民,用两个成语总结了当地光伏、风电的日间发电规律——“风和日丽”“风起云涌”。也就是说,风小的阳光大,风电少的时候太阳能电多;风大的时候阳光少,风电大发的时候,太阳能电少。风电和光伏有一定的自然互补性,存在此消彼长的趋势。

同时,新能源发电也有其季节规律。每年3~5月、9~11月都是青海光伏和风电的大发期,6~8月则是水电大发期。依据这个季节规律,电网调度人员就能做到心中有数,顺势而为。

另外,就是前面说的水电搭配新能源输送。这在国外有例可循。比如,包括丹麦在内的北欧各国是“风水互济”输电。所以,青豫特高压的“互济”模式是“风光水互济”。

当然,光有三种清洁能源发电之间的“互济”还是不够的,还需要额外助力。

方保民介绍:“除了黄河水电,整个青海的新能源都可以参与调峰,还有更大范围内的西北电网来支撑。”

虽然新能源发电就像一个不稳定的水龙头,“流水”的多少不太确定,但在西北电网的“大水池”里,通过大电网调节、省间互济、电力市场交易等方式,这个问题也能得到部分解决。

除上面三个方面助力之外,还需要先进技术的加持,才能让这条输送清洁能源为主的“电力高速公路”运行更平稳。

在送端的青海,国网青海电力在500万千瓦配套新能源电站部署了18台5万千乏小型调相机,可以有效改善电网功率因数,维持电网电压水平,抑制直流系统故障发生。在受端的河南,今年4月9日,河南首套、国内单台容量最大调相机工程——漯河邵陵调相机工程正式投入运行,也能起到保障交直流电网安全运行的作用。这些调相机就像电网的稳压器、千斤顶,在有闪动时能随时“顶”上来、“稳”得住。

河南电力检修公司运维人员在新投入运行的邵陵调相机站开展设备排查。(罗浩)

制约青豫直流送电能力的主要因素,就是双极闭锁后750千伏变电站的过电压问题和新能源电站末端的“翘尾巴”问题(风机机端过电压水平高于变电站过电压水平)。对此,国网青海电力通过采取对变电站进行耐压改造、对新能源场站进行参数调整、加装分布式调相机等措施,避免风机脱网、降低过电压水平,从而进一步提升直流输送能力。

由此看来,“千里送绿电”,光从调度运行角度来说,就不是一件简单的事。这其中的智慧、这背后的努力,可以视为“创造多项世界第一”的一个最好注脚。

特别鸣谢:王娟 霍新

关键字:特高压, 清洁能源

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