國家電網(wǎng)：探索破解新能源并網(wǎng)瓶頸

天是湛藍湛藍的，云彩如棉絮一般點綴其中。在碧綠的草原上，巨大的白色風車錯落有致地排列，長長的葉片隨風旋轉。再前行一段，一排排幾乎望不到邊的太陽能板依次排開，在耀眼的太陽下反射著光芒，很是壯觀。

6月14日，記者走進河北省張北縣的草原，探訪了世界上最大的風光儲輸示范基地。這里通過風電、光伏發(fā)電和儲能的互補，使最終輸出的電力更加平滑，對電網(wǎng)沖擊更小，探索解決當前在全球范圍內(nèi)制約新能源大規(guī)模開發(fā)利用的技術瓶頸。

變垃圾電為綠色電力在風光儲輸示范工程監(jiān)控室里，大大的屏幕上顯示了當時的發(fā)電情況：風電63.59MW（兆瓦），光伏發(fā)電18.84MW，儲能-3.4MW.國網(wǎng)新源張家口風光儲輸示范電站有限公司副總經(jīng)理王銀明解釋說，當風力較大或陽光較強時，儲能裝置可以把多余的能量儲存起來，這時候儲能顯示就是負數(shù)。反之儲能裝置就需要釋放能量，以使整體電能輸出更加平穩(wěn)。

我國是風電大國。從2005年開始，每年風電裝機翻番增長，2011年新增裝機容量1800萬千瓦，累計裝機容量達到6500萬千瓦，均居全球第一位。同時，我國也是光伏設備制造大國。從2006年開始，我國太陽能電池產(chǎn)量增幅連續(xù)5年超過100%，產(chǎn)量居世界第一。但是，風電和光伏發(fā)電都有一個天然的缺陷，就是時有時無，是間歇性的；時大時小，是波動性的；很難預測，是隨機性的。由此產(chǎn)生了幾個問題：其一，風電和光伏發(fā)電作為單一的發(fā)電系統(tǒng)提供電能輸出時，需要建設大量的備用容量和調(diào)峰電源，以防其不出力時隨時備用。一般來說，所需的配比是1：0.9，也就是1兆瓦的風電或光伏發(fā)電，需要配備0.9兆瓦的火力發(fā)電，這些火電起備用作用，經(jīng)濟性不高。其二，風電和光伏發(fā)電出力多變和瞬間沖擊，對電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性造成影響，不安全。其三，風電、光伏大規(guī)模并網(wǎng)引起電壓水平降低，風機中的電子設備帶來諧波污染，影響電能質(zhì)量。

而且，我國風能和太陽能資源富集區(qū)域多集中于西北、東北等地，本地電力負荷有限，而我國70%以上的能源需求集中在東中部地區(qū)，這些電力必須上網(wǎng)，通過遠距離高壓輸送到東部負荷中心。

正因如此，隨著我國風電的快速增長，局部地區(qū)的棄風限電問題日趨嚴重。2011年度，全國風電棄風限電總量超過100億千瓦時，平均利用小時數(shù)大幅減少，個別?。▍^(qū)）的利用小時數(shù)已經(jīng)下降到1600小時左右，并網(wǎng)和消納問題已經(jīng)成為制約我國風電和光伏發(fā)電持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。

“風電和光伏發(fā)電直接接入對電網(wǎng)平穩(wěn)運行不利。但通過風電、光伏發(fā)電和儲能互補，輸出功率波動可以明顯改善。”王銀明說。

記者在示范基地采訪的時候，有好幾次時陰時晴。王銀明說，在這種情況下，儲能裝置可以起到很好的調(diào)節(jié)作用。不然的話，天陰時電網(wǎng)調(diào)度要立即命令備用火電啟用，2分鐘后天晴了，火電又要停止出力，很不經(jīng)濟。

他介紹說，經(jīng)過風光儲幾種能源模式互補之后，最終輸出的電能可以基本達到常規(guī)電源的性能指標，目前已經(jīng)累計發(fā)電1.4億度。

匯聚多種技術路線和人們通常見到的三個大葉片的風機不同，這里還有一種垂直軸的風機。遠遠望去，很像一把張開的巨傘。

王銀明說，這種1兆瓦的垂直軸風機，是國內(nèi)最大的同類型風機，特點是對風向沒有要求，可以利用來自不同方向的風力，提高風能利用效率20%至30%.實際上，這個世界上最大的風光儲輸基地，可以說是風電、光伏發(fā)電和儲能設備的大薈萃，匯集了這三類能源利用方式中各類工業(yè)化路線的裝置。

在風電發(fā)電中，已投運容量93.5兆瓦，涵蓋了4種機型：2兆瓦雙饋變速型風機；2.5兆瓦永磁直驅(qū)型風機；3兆瓦永磁直驅(qū)型風機，這也是國內(nèi)并網(wǎng)運行的單機容量最大的永磁直驅(qū)型風機；1兆瓦垂直軸風機，還有一臺5兆瓦大容量風機將于年內(nèi)投運。

在太陽能發(fā)電中，已投運容量40兆瓦，涵蓋了5種發(fā)電設備：多晶硅光伏組件；單晶硅光伏組件；非晶薄膜光伏組件；背接觸式光伏組件；高倍聚光電池組件。

在儲能裝備中，已投運14兆瓦磷酸鐵鋰電池，這也是世界上規(guī)模最大的鋰電池儲能電站，計劃下半年投產(chǎn)液流電池，鈉硫電池儲能系統(tǒng)也正在進行招標采購。

據(jù)介紹，之所以匯集如此種類繁多的裝備，是為了積累實驗數(shù)據(jù)，可以比較各類技術路線的優(yōu)劣，為我國新能源大規(guī)模友好接入電網(wǎng)積累經(jīng)驗。

“經(jīng)過風電、光伏發(fā)電和儲能系統(tǒng)的互補，這些綠色電力通過智能變電站并網(wǎng)外送，并經(jīng)過升壓，最終送到北京，點亮首都的萬家燈火?！蓖蹉y明說。

現(xiàn)在，這里幾乎每天都有人前來參觀，很多到張家口市的人會專程坐上1個多小時的車，前來參觀這個世界最大的風光儲基地，可以說是張家口的一張名片。

對于未來，他們有著很多暢想：基地的整體規(guī)劃面積是7500畝，規(guī)劃建設至少300兆瓦風電、100兆瓦光伏發(fā)電和110兆瓦儲能電站，為更大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)探索經(jīng)驗。