青海省海南州共和縣有一個神奇的地方叫作塔拉灘，這里一度是沙塵肆虐、寸草不生，如今卻是青草茵茵、羊群遍野，而且這里的羊還有個奇怪的名字，叫光伏羊。羊和光伏是怎么扯到一起去的呢？因為這里有一個全球裝機規(guī)模最大的光伏產(chǎn)業(yè)園，而且這個產(chǎn)業(yè)園還有一個特別之處，它創(chuàng)造性地實現(xiàn)了水光互補。
七月初的青海，海南州的塔拉灘上綠草盈盈。上午八點多鐘，牧民正趕著自家的羊去放牧。奇怪的是，這些羊群去吃草的地方并不是草原草場，而是一個工業(yè)區(qū)。
國家電投黃河公司海南州分公司產(chǎn)業(yè)園項目部站長助理楊軍：“光伏板下面這些羊，就是我們請過來幫忙除草的。因為每年一到夏天，園區(qū)電池組件下面草就特別高，長高了以后會遮擋電池組件，一個是影響發(fā)電效率，再一個秋冬季有火災(zāi)隱患。”
青海省海南州塔拉灘太陽能發(fā)電園區(qū)，目前已建成345平方公里，裝機容量15600兆瓦。數(shù)千萬片光伏發(fā)電板形成一片藍(lán)色的海洋。這么大面積的光伏發(fā)電站內(nèi)除草的工作量相當(dāng)繁重，能不能找到一個兩全其美的解決辦法呢？這上萬只正在光伏園里休閑吃草的羊，就是被選作承擔(dān)這項工作的“特殊員工”。
上萬只羊淹沒在上千萬塊光伏發(fā)電板中安靜地吃草，誰能想到，在這安靜之下，在這片藍(lán)色海洋之下，巨大的能量以電力的形式源源不斷產(chǎn)生，能量之大，年發(fā)電量足夠滿足340萬個家庭全年用電。
青海共和塔拉灘光伏發(fā)電園區(qū)是全球裝機規(guī)模最大的光伏發(fā)電園區(qū)。“塔拉灘”蒙古語的意思就是荒灘。世界最大的光伏電站為什么能出現(xiàn)在這里？這么大的光伏發(fā)電量能不能順利、便捷地輸送出去呢？這些問題在十年前都是不可想象的。
2012年，當(dāng)?shù)谝慌ㄔO(shè)者來到塔拉灘時，眼前一片苦寒之地，幾乎沒有生命的跡象。這片看似連草都不長的高原荒漠日照強而且時間長，有著豐富的太陽能資源，當(dāng)?shù)卣媱澙霉夥l(fā)電技術(shù)在塔拉灘開發(fā)一個大型新能源園區(qū)，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。這個大規(guī)模開發(fā)光伏的想法很美，但對于當(dāng)時我國的光伏發(fā)電技術(shù)水平來說，這似乎更像是一個夢想。
剛剛起步的光伏發(fā)電因為受白天、黑夜、陰天、晴天光照波動影響導(dǎo)致發(fā)電量的不穩(wěn)定，對電網(wǎng)造成負(fù)載沖擊的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致運行事故，所以很不受歡迎。加之起步階段相關(guān)技術(shù)還不成熟，建設(shè)光伏電站投入成本很高，這個行業(yè)普遍不被看好，光伏發(fā)電站的前途一片迷茫。
能不能把光伏電的不穩(wěn)定、不可控變成可控、對電網(wǎng)友好的電，成為光伏這種新能源生死存亡的一個關(guān)鍵，也成為業(yè)界攻關(guān)的難題。
國家電投黃河公司新能源建設(shè)分公司黨委書記、副總經(jīng)理王倫：“怎么解決這個問題呢？我們有多年水電開發(fā)建設(shè)運行的經(jīng)驗，是不是可以依靠水電這個老大哥，它本領(lǐng)強、能力大，把新能源小弟帶一帶？后來就猜想是不是可以實現(xiàn)‘水光互補’，通過優(yōu)質(zhì)的水電帶動相對能力比較差、波動性、間歇性比較強的新能源，一塊共同健康發(fā)展。”
跟塔拉灘相距僅50公里的龍羊峽水電站是黃河上游庫容最大、調(diào)節(jié)能力最強的水電站，所謂“水光互補”猜想的試驗?zāi)繕?biāo)就選定了龍羊峽水電站。把臨近的塔拉灘光電輸送到龍羊峽，用可控的水電來補充、調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的光電，待調(diào)節(jié)成穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)電能之后，再統(tǒng)一輸送給電網(wǎng)。這個能源互補的概念一經(jīng)提出，在業(yè)內(nèi)可謂是石破天驚。
牽一發(fā)而動全身，這個前所未有的猜想能不能變成現(xiàn)實？黃河公司把“水光互補”當(dāng)作自己做優(yōu)做強新能源、開發(fā)新能源的一個契機，派出最有實力的專家和最年輕有活力的大學(xué)畢業(yè)生組成攻關(guān)團(tuán)隊，進(jìn)行技術(shù)方案研究和論證。他們把如何通過控制水電輸出實現(xiàn)互補運行，協(xié)同達(dá)到總量平衡做了一個形象的比喻。
國家電投黃河公司龍羊峽發(fā)電分公司副總經(jīng)理朱綱：“一個水池有兩個進(jìn)水管，一個水管沒有閥門不能控制，另外一個水管有閥門可以進(jìn)行控制。這時候控制能調(diào)節(jié)、有閥門的水管來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得總?cè)胨乩锏乃冀K是恒定的。”
水光互補就是說白天光電發(fā)電量大的時候，優(yōu)先光伏發(fā)電，水電就少發(fā)些，等晚間光伏不發(fā)電的時候，水電就全力發(fā)電，保證實現(xiàn)能源的最大化利用。難就難在天氣隨時都會發(fā)生變化，受之影響的光伏發(fā)電也是瞬息變化。水光互補要求水電站隨著光伏發(fā)電的變化快速作出反應(yīng)，按照方案設(shè)計，這個反應(yīng)速度必須精確到毫秒級——這實際上是一個如何打通新舊兩種能源體系的大難題。
王倫：“既不影響水電機組的安全穩(wěn)定運行，同時又能實現(xiàn)水電對光伏電的快速調(diào)節(jié)響應(yīng)。首先看一下單體設(shè)備有多大潛力，系統(tǒng)組合有多大潛力，包括通訊，最后實現(xiàn)快速協(xié)調(diào)。”
國家電投黃河公司新能源生產(chǎn)部高級主管宦興勝：“最難的是水光互補模擬模型的建立，這個模型做不出來，就是一個空想法。”
既然要創(chuàng)新，就得披荊斬棘。攻關(guān)團(tuán)隊把系統(tǒng)性難題分解成一個一個的具體技術(shù)問題，專題研討會一個接一個地開。
近兩年時間，30多場研討會，攻關(guān)團(tuán)隊最終建立起凝聚多項創(chuàng)新技術(shù)的水光互補控制理論系統(tǒng)，猜想距離現(xiàn)實近了一步。
這個研究性的成果究竟行不行？要拿到實戰(zhàn)中進(jìn)行檢驗。隨即320兆瓦級龍羊峽水光互補光伏電站在塔拉灘馬不停蹄地開了工，2013年進(jìn)入試運行的調(diào)試階段。
創(chuàng)新的路上每一步都走得異常艱難。工程師劉育強至今對試運行階段經(jīng)歷的一次故障印象深刻。
國家電投黃河公司龍羊峽發(fā)電分公司生產(chǎn)部電器主管劉育強：“給系統(tǒng)指令以后它不去執(zhí)行，像死機了不動作，以前沒有發(fā)現(xiàn)這樣的問題。”
原本以為幾分鐘就能解決的問題，整整耗費一天時間檢查，仍然沒有找到故障的原因。此時上上下下人們的心全都揪了起來。水電站所有領(lǐng)導(dǎo)和黃河公司專家團(tuán)隊都來到現(xiàn)場一起想辦法。
找不出癥結(jié)，只能把控制系統(tǒng)退出來，分析控制策略，檢查配置，進(jìn)行整體的大檢查。系統(tǒng)大檢查的兩天多時間里，很多人沒有回去睡覺，只在辦公室瞇了幾個小時。
經(jīng)過全力調(diào)試和優(yōu)化，故障出現(xiàn)的第三天，水光互補系統(tǒng)重新恢復(fù)正常工作。2015年這套全新的能源互補系統(tǒng)經(jīng)受住了多重考驗，當(dāng)年6月份水光互補光伏電站正式并網(wǎng)發(fā)電。至今這套控制系統(tǒng)都在穩(wěn)定運行。
水光互補技術(shù)把光電調(diào)節(jié)成電網(wǎng)可接受的優(yōu)質(zhì)電，增加了電網(wǎng)的總電量。龍羊峽水光互補電站運行后，電站可調(diào)度出力比原來增加了85萬千瓦，國家電網(wǎng)利用增加的發(fā)電量從青海給河南省建了一條綠電輸送專線。
王倫：“水光互補成功實踐以后，實現(xiàn)了很大一個認(rèn)識上的突破，新能源并不是垃圾電，新能源也是優(yōu)質(zhì)電，也可以提供穩(wěn)定的電力，這是最大最強的信心。我們國家從頂層設(shè)計上發(fā)生了變化，提出來多能互補，比如說現(xiàn)在水風(fēng)光、水風(fēng)火，這些都能互補，帶動了新能源的快速發(fā)展。”
這一天，記者在龍羊峽水電站見到了水電光伏互補的實時情況。12點20分開始，50公里外塔拉灘光伏現(xiàn)場拍攝的影像顯示，有一大片云經(jīng)過光伏電站，光伏發(fā)電輸出立即發(fā)生了變化。這個數(shù)據(jù)變化實時傳到水電站的水光互補系統(tǒng)。
水光互補技術(shù)的成熟，開啟了大規(guī)模光伏發(fā)電的序幕，有著豐富光照資源的荒漠無人區(qū)成為新能源開發(fā)的寶藏之地。塔拉灘光伏園區(qū)從一期擴展到二期，進(jìn)而擴展到三期，成為全球集中發(fā)電規(guī)模最大的光伏電站群。
這里不僅規(guī)模大，而且技術(shù)最新。走進(jìn)這片像是整齊排列千軍萬馬的巨大方陣，能發(fā)現(xiàn)有一片隊列不那么整齊的特殊區(qū)域，原來這里是園區(qū)的另一個寶藏之地：百兆瓦級光伏發(fā)電實證基地。
在過去的7年時間，這個實證基地一方面給國際國內(nèi)光伏產(chǎn)品提供了規(guī)模巨大的檢測數(shù)據(jù)，也為光伏研究學(xué)術(shù)界提供大量理論實證數(shù)據(jù)，為我國光伏行業(yè)占據(jù)世界領(lǐng)先地位發(fā)揮了基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐作用。
能源是碳達(dá)峰碳中和工作的主戰(zhàn)場，而多能互補則為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)開辟了一條新的技術(shù)路徑，能夠有效提升清潔能源、低碳能源、可再生能源的應(yīng)用比率。作為全球首個大規(guī)模水光互補示范電站，龍羊峽電站既是開拓者也是先行者，為我國開展水電和光伏的多能互補奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而多能互補的方式還有多種。風(fēng)光水火儲多種能源有機整合、集成互補，傳統(tǒng)能源和新能源之間的互補融合，將有力推進(jìn)能源革命，推動構(gòu)建新型智慧能源體系。
原標(biāo)題：焦點訪談：登攀 水光互補 創(chuàng)新能源路
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