131億千瓦時!
這是青海—河南±800千伏特高壓直流工程啟動輸電一周年交出的成績單。
2020年7月15日，世界上首條主要輸送風光新能源的青豫特高壓開始輸電。源自青藏高原的太陽能、風能等清潔電力，跨過崇山峻嶺，源源不斷直送中原大地。
一線牽青豫，“減碳”賦新篇。成功破解風光新能源供電穩(wěn)定性、外送安全性等世界性難題后，青豫特高壓為拓寬“西電東送”通道、助力東中西部減碳協(xié)作奠定堅實基礎。
6月17日拍攝的青豫特高壓直流工程(無人機照片)。新華社記者 吳剛 攝
一條“天路”能輸送1/3個三峽大壩發(fā)電量
青海是黃河、長江和瀾滄江發(fā)源地。這里太陽能、風能資源得天獨厚，僅太陽能理論裝機容量可達35億千瓦，約占全國的11%。然而，太陽能、風能時有時無、時大時小，發(fā)電間歇性特點突出，很難滿足規(guī)律而穩(wěn)定的電力需求。
地處中原腹地的河南，人口密集、產業(yè)聚集。由于火力發(fā)電發(fā)展空間受限，僅靠自身難以保障能源供應，導致全省用電缺口大幅增加。
2018年11月，青豫特高壓開工建設。這條具有標志性意義的特高壓線路，起于青海省海南藏族自治州，止于河南省駐馬店市，途經青、甘、陜、豫4省，線路全長1563千米，輸送容量800萬千瓦，總投資約226億元。
突破施工環(huán)境海拔高、新冠肺炎疫情影響等難題，去年7月15日青豫特高壓實現(xiàn)雙極低端系統(tǒng)帶電投運，去年底正式投運。“從立項到投運，僅用時兩年，刷新了同類工程施工速度。”青海送變電工程有限公司現(xiàn)場施工負責人曾生偉說。
自此，不少中原大地居民家中，燈仍是原來那盞燈，而驅動的電能已是來自千里之外青藏高原的綠電。
生產果汁果醬的河南華榮食品有限公司，是駐馬店市上蔡縣的用電大戶。公司負責人岳春長介紹，過去為保居民用電，每到冬夏高峰期，公司不時要被限電一兩天，“公司停產一天就損失近30萬元”。
“青豫特高壓變電站離公司直線距離28公里。這個變電站供電后，去年下半年以來都沒有接到過限電通知了。”岳春長說。
“依靠清潔能源互補能力，青豫特高壓實現(xiàn)遠距離大規(guī)模輸送新能源的突破。一秒的輸電量就夠一個普通家庭使用兩年。”青豫特高壓起點、青南換流站站長李斌善說，這也將給青海新增8800臺主流風機同時發(fā)電的新能源消納能力。
經過調試，青豫特高壓如今每天從青藏高原向中原大地輸送3000萬千瓦時綠電，支撐青海光伏、風力發(fā)電利用率保持在95%左右。
隨著配套電源建設，青豫特高壓預計到2023年底可實現(xiàn)滿功率運行。屆時這條電力“高速公路”每年將輸送綠電412億千瓦時，相當于1/3個三峽大壩的發(fā)電量，約占目前河南省年用電量的1/8。
6月17日在青海省黃南藏族自治州河南蒙古族自治縣拍攝的青豫特高壓直流工程。新華社發(fā)(謝莉蓉 攝)
“活蹦亂跳”風光新能源實現(xiàn)安穩(wěn)外送
“風光無限好，只是難駕馭。”這是電力行業(yè)對風光新能源的普遍評價。
國網青海電力調度控制中心主任方保民說，受太陽能、風能特性制約，通常新能源在電網輸送能源中占比在30%左右，剩余得靠水火常規(guī)能源來調節(jié)和平衡。但青豫特高壓主要以輸送新能源為主，對電網安全運行是一個前所未有的挑戰(zhàn)。
“新能源直流特高壓運行中，最擔心出現(xiàn)類似跳閘的雙極閉鎖情況，會在極短時間內出現(xiàn)電壓大幅波動。”國網青海電力公司調度員盧國強說，光伏和風機遇到電壓大幅波動時會自動脫網，“大量電源集中脫網，意味著電力輸送瞬時驟減，導致大面積停電造成安全事故。”
針對這些挑戰(zhàn)，幾乎全國電力行業(yè)最強技術力量聚集攻關后，最終確定通過在電源側安裝小型分布式調相機等技術來破解。
“調相機是穩(wěn)定電網電壓的重要電力裝置。”哈爾濱電機廠副總經理李春廷說，盡管大型調相機技術已相對成熟，但要研發(fā)用于保障電能質量的分布式調相機，“難度相當于從過去聽音樂常用的大型收錄機，研制出全世界首臺小型‘隨身聽’”。
接到青豫特高壓的研制需求，哈爾濱電機廠等企業(yè)迅速組織專業(yè)隊伍投入研發(fā)，在不到8個月時間內完成世界首臺分布式調相機的設計、制造和驗證，為青豫特高壓配套電源增添穩(wěn)定的“安全罩”。
“分布式調相機的成功研制，意味著今后運行100%輸送風光新能源的直流特高壓也不存在任何安全技術障礙。”中國電力科學研究院高級專家李志強說。
安全問題解決了，如何讓時有時無、時強時弱的新能源發(fā)電量曲線變成電網所需的平穩(wěn)水平線呢?這又是一個涉及發(fā)電、輸電、電力交易和消費的復雜系統(tǒng)問題。
國網青海電力公司發(fā)展策劃部副主任劉慶彪打了個比方：特高壓就像一葉舟，過去主要輸送穩(wěn)定可調節(jié)的火電、水電，而青豫特高壓主要輸送“活蹦亂跳”的風光新能源，舟上負載極不穩(wěn)定，“要保證平穩(wěn)運行不翻船，難度可想而知”。
基于青海“風光”資源特點，青豫特高壓配套電源裝機按2:1的比例，優(yōu)化光伏和風電布局配比，白天以光伏為主，晚上以風電為主，形成風光互補格局。
光熱發(fā)電、共享儲能等新技術、新模式也被用于調峰。位于青海海西蒙古族藏族自治州戈壁灘上的一座50兆瓦電源側儲能電站，2019年被接入青海電網系統(tǒng)調度，成為全國首座接入大電網的共享式儲能電站。
中國綠發(fā)青海新能源公司生產技術部主任劉茁漢介紹，現(xiàn)在這座儲能電站在大電網出現(xiàn)新能源消納難時集中充電，需要調峰時放電。“實現(xiàn)共享儲能后，電站運行效率比傳統(tǒng)模式提升38%，既輔助電網消納新能源，又能提升經濟收益。”
業(yè)內人士介紹，目前青海正在規(guī)劃建設100萬千瓦電化學儲能站、總裝機容量240萬千瓦的抽蓄儲能電站。隨著這些項目落地，風光新能源的穩(wěn)定供電難題將得到進一步化解。
“為解決新能源高占比輸電帶來的調峰難題，青豫特高壓還依托大數(shù)據平臺和多能互補技術提升新能源管控水平，以調峰補償機制調動發(fā)電、輸電和用電側消納新能源的積極性。”方保民說，如此確保光伏和風機所發(fā)電量盡可能全部輸送，出現(xiàn)缺口時再由水電、火電常規(guī)能源補充兜底。
7月8日，在青海省海南藏族自治州共和縣，牧民向占魁在清理羊圈中的雜草。新華社記者 張曼怡 攝
綠電“天路”背后減碳貢獻滿滿
走進海南藏族自治州共和縣塔拉灘戈壁上的綠色產業(yè)發(fā)展園區(qū)，一排排深藍色光伏板在陽光下熠熠生輝，一群群“光伏羊”時而啃食青草，時而奔跑追逐。
每天清晨，共和縣鐵蓋鄉(xiāng)馬漢臺村牧民向占魁都會背上食物和水，將園區(qū)委托的2000多只羊和自家70只羊，帶到光伏發(fā)電區(qū)放養(yǎng)。
“以前荒灘都不長草，裝上光伏板后，底下青草旺盛，羊也吃得膘肥體壯。”向占魁說，兩年前他受聘為園區(qū)羊倌，每月工資3000元，自家羊也能繼續(xù)養(yǎng)，“收入多了，環(huán)境好了，現(xiàn)在的生活攢勁得很!”
這個園區(qū)為青豫特高壓提供配套電源支撐，目前已建成占地面積230平方公里的千萬千瓦級可再生能源基地，助力青海省新能源裝機占比超過60%、成為全國新能源裝機比例最高的省份。同時，園區(qū)還新增近3000個就業(yè)崗位，幫助一大批牧民像向占魁一樣在家門口就業(yè)。
“園區(qū)為青豫特高壓提供穩(wěn)定新能源，也收獲了生態(tài)修復和畜牧業(yè)發(fā)展的多重效果。”海南州綠色產業(yè)發(fā)展園區(qū)管委會副主任安峰軍說，利用生態(tài)恢復后的草地，光伏發(fā)電與生態(tài)畜牧實現(xiàn)了有機結合。
青豫特高壓投運，不僅新增一條“西電東送”輸電通道，同時也帶來滿滿的減碳貢獻。
僅從每年滿功率輸送電量計算，這些清潔能源相當于替代原煤1800萬噸，能減排煙塵1.4萬噸、二氧化硫9萬噸、氮氧化物9.4萬噸、二氧化碳2960萬噸。同時，青豫特高壓運行中探索的新能源參數(shù)改造、分布式調相機等新規(guī)范、新裝備，目前正推廣運用到陜西—湖北特高壓等新建項目中。
國網經濟技術研究院輸電網規(guī)劃中心主任工程師蔣維勇表示，青豫特高壓中探索應用的“新能源+儲能+分布式調相機”等技術路線，能有效破解風光新能源分時段消納、遠距離輸送等系列難題，將為穩(wěn)步提高新能源在能源結構中占比，助推電力領域“碳達峰、碳中和”帶來示范效應。(采寫記者李勁峰、駱曉飛、解統(tǒng)強、耿輝凰)
2020年12月27日拍攝的青豫特高壓直流工程青海段。新華社發(fā)(王國棟 攝)
7月8日在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產業(yè)園拍攝的一處塔式光熱發(fā)電項目。新華社記者 張曼怡 攝
一名牧民在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產業(yè)園區(qū)內放牧(2019年6月16日攝)。新華社記者 吳剛 攝
羊群在青海省海南藏族自治州共和縣光伏產業(yè)園吃草(2019年6月16日攝，無人機照片)。新華社記者 吳剛 攝
