131億千瓦時(shí)!這是青海—河南±800千伏特高壓直流工程(簡(jiǎn)稱“青豫特高壓”)啟動(dòng)輸電一周年，交出的成績(jī)單。
2020年7月15日，世界上首條主要輸送風(fēng)光新能源的青豫特高壓開(kāi)始輸電。業(yè)內(nèi)專家表示，青豫特高壓平穩(wěn)輸電一周年，標(biāo)志著中國(guó)特高壓輸送新能源電力的安全性、穩(wěn)定性保障邁上新臺(tái)階。
特高壓輸電技術(shù)是指交流1000千伏、直流±800千伏及以上電壓等級(jí)的輸電技術(shù)，與較低電壓輸電方式相比具有長(zhǎng)距離、大容量、低損耗、節(jié)約土地資源的優(yōu)勢(shì)。
2009年初，中國(guó)首條特高壓輸電工程投運(yùn)，標(biāo)志著中國(guó)電力輸送技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。目前，中國(guó)特高壓技術(shù)也已應(yīng)用在巴西美麗山特高壓輸電項(xiàng)目中。
地處黃河、長(zhǎng)江和瀾滄江發(fā)源地的青海，太陽(yáng)能、風(fēng)能資源得天獨(dú)厚，但因本地電力消耗有限，長(zhǎng)期面臨清潔能源消納難的問(wèn)題。位于中國(guó)中部地區(qū)的河南，人口密集、產(chǎn)業(yè)聚集，長(zhǎng)期面臨較大供電缺口，需要外地輸電保障。
為解決青海清潔能源消納難、河南用電缺口保障難的問(wèn)題，2018年11月，青豫特高壓開(kāi)工建設(shè)。這條特高壓線路，起于青海省海南藏族自治州，止于河南省駐馬店市，線路全長(zhǎng)1563千米。突破一系列施工難題，去年7月15日，青豫特高壓實(shí)現(xiàn)雙極低端系統(tǒng)帶電投運(yùn)。
“風(fēng)光無(wú)限好，只是難駕馭。”安全性和穩(wěn)定性是風(fēng)電、光伏新能源大容量、長(zhǎng)距離輸送的世界性難題。
“新能源直流特高壓運(yùn)行中，最擔(dān)心出現(xiàn)類似跳閘的雙極閉鎖情況，會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)電壓大幅波動(dòng)。”國(guó)網(wǎng)青海電力公司調(diào)度員盧國(guó)強(qiáng)說(shuō)，光伏和風(fēng)機(jī)遇到電壓大幅波動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)脫網(wǎng)，“大量電源集中脫網(wǎng)，意味著電力輸送瞬時(shí)驟減，導(dǎo)致大面積停電造成安全事故”。
青海省海南藏族自治州共和縣光伏產(chǎn)業(yè)園的一處塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目。新華社記者 張曼怡 攝
太陽(yáng)能、風(fēng)能時(shí)有時(shí)無(wú)、時(shí)大時(shí)小，發(fā)電間歇性特點(diǎn)突出，很難滿足規(guī)律而穩(wěn)定的電力需求。國(guó)網(wǎng)青海電力公司發(fā)展策劃部副主任劉慶彪打了個(gè)比方：特高壓就像一葉舟，過(guò)去主要輸送穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的火電、水電，而青豫特高壓主要輸送“活蹦亂跳”的風(fēng)光新能源，最高時(shí)占比超過(guò)90%，舟上負(fù)載極不穩(wěn)定，“要保證平穩(wěn)運(yùn)行不翻船，難度可想而知”。
圍繞青豫特高壓的安全穩(wěn)定運(yùn)行需求，中國(guó)電力研究者經(jīng)過(guò)系統(tǒng)論證，最終確定采取“新能源+分布式調(diào)相機(jī)+儲(chǔ)能”技術(shù)路線予以破解。
“調(diào)相機(jī)是穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的重要電力裝置。”哈爾濱電機(jī)廠副總經(jīng)理李春廷說(shuō)，盡管大型調(diào)相機(jī)技術(shù)已相對(duì)成熟，但要研發(fā)用于保障電能質(zhì)量的分布式調(diào)相機(jī)，“難度相當(dāng)于從過(guò)去聽(tīng)音樂(lè)常用的大型收錄機(jī)，研制出全世界首臺(tái)小型‘隨身聽(tīng)’”。
接到青豫特高壓的研制需求，哈爾濱電機(jī)廠等企業(yè)迅速組織專業(yè)隊(duì)伍投入研發(fā)，在不到8個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成世界首臺(tái)分布式調(diào)相機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證，為青豫特高壓配套電源增添穩(wěn)定的“安全罩”。
為解決風(fēng)光新能源穩(wěn)定性問(wèn)題，青豫特高壓的建設(shè)運(yùn)營(yíng)方基于青海“風(fēng)光”資源特點(diǎn)，按2:1比例優(yōu)化光伏和風(fēng)電裝機(jī)布局配比，白天以光伏為主，晚上以風(fēng)電為主，形成風(fēng)光互補(bǔ)格局。
同時(shí)，青海省還探索將部分儲(chǔ)能電站接入大電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能共享化，在出現(xiàn)新能源消納難時(shí)集中充電，需要調(diào)峰時(shí)放電。業(yè)內(nèi)人士介紹，目前青海正在規(guī)劃建設(shè)100萬(wàn)千瓦電化學(xué)儲(chǔ)能站、總裝機(jī)容量240萬(wàn)千瓦的抽蓄儲(chǔ)能電站。隨著這些項(xiàng)目落地，風(fēng)光新能源的穩(wěn)定供電難題將得到進(jìn)一步化解。
“青豫特高壓建設(shè)運(yùn)行中，分布式調(diào)相機(jī)的成功研制，共享式儲(chǔ)能電站平穩(wěn)運(yùn)行，意味著今后運(yùn)行100%輸送風(fēng)光新能源的直流特高壓，也不存在任何安全技術(shù)障礙。”中國(guó)電力科學(xué)研究院高級(jí)專家李志強(qiáng)說(shuō)。
特高壓技術(shù)新突破，將有助于大面積實(shí)施清潔能源替代。青豫特高壓運(yùn)行一周年來(lái)，如今每天從青藏高原向中原大地輸送3000萬(wàn)千瓦時(shí)綠電，支撐青海光伏、風(fēng)力發(fā)電利用率保持在95%左右，同時(shí)有效緩解河南省的電力供應(yīng)緊張難題。
隨著配套電源建設(shè)，青豫特高壓預(yù)計(jì)到2023年底可實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行。屆時(shí)這條電力“高速公路”每年將輸送綠電412億千瓦時(shí)，相當(dāng)于1/3個(gè)三峽大壩的發(fā)電量，約占目前河南省年用電量的1/8。
這些清潔能源相當(dāng)于替代原煤1800萬(wàn)噸，能減排煙塵1.4萬(wàn)噸、二氧化硫9萬(wàn)噸、氮氧化物9.4萬(wàn)噸、二氧化碳2960萬(wàn)噸。
國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院輸電網(wǎng)規(guī)劃中心主任工程師蔣維勇表示，青豫特高壓相關(guān)探索突破，能有效破解風(fēng)光新能源分時(shí)段消納、遠(yuǎn)距離輸送等系列難題，將為穩(wěn)步提高新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比、助推電力領(lǐng)域“碳達(dá)峰、碳中和”帶來(lái)示范效應(yīng)。
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