7月15日,入伏前一天,河南鄭州迎來一個高溫艷陽天。在鄭州市民像往常一樣享受著空調帶來的涼爽時,清涼一夏的源動力正在漸漸變“綠”。
這一天,世界首個以輸送清潔能源為主的特高壓通道——±800千伏青海—河南特高壓直流工程啟動送電。這條全長1578千米,途經青、甘、陜、豫四省的“電力高速公路”,把綠色電力從高原輸送到中原大地。
僅15日一天,這條特高壓大動脈就輸送了3199萬千瓦時的電量。按照一臺1匹空調標準工況下每小時耗電0.735千瓦時來算,這些電量可供河南省181.3萬臺空調運行一整天。
出題:為什么是青海、河南?
世界首條以輸送清潔能源為主的“電力高速公路”,為什么花落青、豫?
從青海到河南,沿途平均海拔3900米以上,施工人員需要吸氧克服嚴重的高原反應。工程30%的塔位處于沼澤中,全線涉及國家級水土流失重點預防區,“午后起大風、夜來風雪襲”是家常便飯,工程建設難度挑戰極大。
但從供需來看,答案一目了然。
青海清潔能源豐富,是西北水能資源最富集的地區,是風、光、水兼具的“全能型選手”。目前,青海清潔能源裝機2801萬千瓦,占全省總裝機規模的88%。新能源裝機占比達50.5%,是全國新能源裝機占比最高的省份。2017年開始,青海綠電供應從7日到9日再到15日,到今年正在開展的三江源地區“綠電百日”,從“風生水起”走向“風光無限”。
另一邊,河南經濟持續快速增長帶來旺盛的用電需求,電力負荷占華中電網負荷的40%。河南的能源結構以煤為主,從改善生態角度來說,增加綠電供應十分必要。
一邊有“綠電15日”的底氣,一邊有中部崛起的旺盛需求,青豫千里一線牽。
難點:綠電如何穩定輸送?
一邊有綠電,另一邊要綠電,看起來水到渠成的事,除了施工困難,還有另一個難點:輸送的主要是清潔能源發電,怎樣保證特高壓線路穩定運行?
風電和光伏發電日間出力變化大,給電力電量平衡、大電網安全穩定運行帶來考驗。
要彌補新能源發電波動性的缺陷,并不是沒有辦法。常見的一招就是將火電和新能源發電搭配輸送。比如,2017年投運的祁韶直流就是“風火互濟”。
從這個角度說,“老實聽話”“指哪打哪”的火電是新能源電力輸送的“最佳拍檔”。這次卻不行了。一則,青海火電裝機容量只占全省總裝機的12%;二則,配置火電,就違背了“以輸送清潔能源為主”的工程建設初衷。
那么,就地取材,用青海豐富的水電來配合新能源電力輸送行不行?畢竟,水電裝機容量占青海電力總裝機的38%。也不太行,或者說不完全行。水電多,也很清潔,但卻不能完全像火電那樣“隨時能頂上、很快就退下”,還有枯水期這個掣肘因素。這樣看來,輸送清潔能源不難,但要做到“以輸送清潔能源為主”,絕非易事。
破題:“3+X”千里護送
破題的思路是按規律辦事。
風電、光伏發電一起輸送,能起到一定的互補作用。長期耕耘在新能源消納一線的青海電力調度控制中心主任方保民用兩個成語總結了當地光伏發電、風電的日間發電規律——“風和日麗”和“風起云涌”:風小的時候陽光強,光伏發電多;風大的時候陽光弱,風電大發。風電和光伏發電有此消彼長的趨勢。
新能源發電也有季節規律。每年3~5月、9~11月是青海光伏發電和風電大發期,6~8月則是水電大發期。掌握了這個規律,電網調度人員就能做到心中有數。
另外,水電搭配也有例可循。北歐豐富的水電資源對丹麥風電消納起到了良好的調節作用。
所以,青豫直流可以采用“風光水互濟”的模式。
除了三種清潔能源電力“互濟”,還需要額外助力。
方保民介紹:“除了黃河水電,整個青海的新能源都可以參與調峰,還有更大范圍的西北電網來支撐。”雖然新能源發電具有不確定性,但在西北電網這個“大水池”里,通過大電網調節、省間互濟、電力市場交易等方式,這個問題也能得到部分解決。
先進技術也讓“電力高速公路”運行得更平穩。
國網青海電力在500萬千瓦的配套新能源電站部署了18臺5萬千乏小型調相機,可有效改善電網功率因數,維持電網電壓水平,抑制直流系統故障發生。4月9日,河南漯河邵陵調相機工程投運。這些調相機就像“穩壓器”,保障特高壓工程安全穩定運行。
制約青豫直流送電能力的主要因素是雙極閉鎖后750千伏變電站的過電壓問題和新能源電站末端的“翹尾巴”(指風機機端過電壓水平高于變電站過電壓水平)問題。國網青海電力開展變電站耐壓改造、新能源場站加裝分布式調相機等措施,避免風機脫網,降低過電壓水平,從而進一步提升特高壓直流輸送能力。
“千里送綠電”,光從調度運行角度來說就不是一件簡單的事。其中的智慧、背后的努力,可以視為青豫直流“創造多項世界第一”的一個最好注腳。
責任編輯: 李穎