燕山深处藏着北京的“充电宝”

北京日报客户端 2024-11-15 15:32:40

十月的河北坝上高原,天高云淡,蓝天下,风车矩阵整齐排列,成片的太阳能光伏板绵延山峦,风能、太阳能转化的清洁电能正在点亮千家万户。

“张北的风点亮北京的灯”,这个浪漫的冬奥故事仍在继续。眼下,即将到来的取暖季也是京津冀地区的用电高峰。源源不断的“绿电”在“迎峰度冬”中发挥着愈发重要的作用。这些“绿电”如何产生,又是如何储存,然后输送至千家万户的呢?

生·产

从春刮到冬的风

全天候保障“绿电不冬眠”

风塔高耸、桨叶旋转,一望无垠的坝上草原,白色风车静静矗立、缓缓转动,给自然淳朴、野趣天成的旅游胜地增添了生机与灵动。

“坝上一场风,从春刮到冬”,曾经被当地视为不利条件的“风吹日晒”,如今成了“香饽饽”。张家口所在的冀北地区毗邻京津、面积广阔,具有优质风能和太阳能,是国家可再生能源发展规划的千万千瓦级风电基地。2022年底,张家口市可再生能源装机规模超过2600万千瓦。

“霜降”节气当日,张家口康保县的最低气温已降至零下8摄氏度。每当季节变化,河北鸿蒙270万千瓦风光发电项目喜鹊梁站里总会异常忙碌。

作为当值班长,27岁的殷健早上不到8点就来到主控室。这里是场站的“千里眼”,他和几名同事认真核对着各监测工作站上的数据,不敢有丝毫马虎。随后,他戴好安全帽,组织人员对厂区内的每个区域逐一排查,确保各个设备正常运转。

10月中旬开始,康保气温骤降,风光电站迎来度冬关键期。喜鹊梁站值守的17名工作人员要对场站设备的关键部位做好保暖措施,不仅要对站内保温设备、加热器材等进行仔细排查,而且要下到各消防井,对管道进行保温处理。二次舱里大部分为精密设备,通过全天候持续监测,确保在智能控制系统的辅助下,内部环境始终保持适宜温度。

作为风光发电项目最大的变电站,喜鹊梁站于2023年启用,这里配备有4台主变压器,能够将本地产生的“绿电”汇集升压到220千伏,输送到康保500千伏变电站后再外送到京津冀地区。

传·送

输送多能的网

“超级货车”创下12项世界第一

张北柔直工程中都换流站。

风起风止,日升日落,新能源的随机性、波动性特征使得其大规模并网消纳成为世界级难题。柔性直流输电技术是能源有效驾驭和高效转换最关键的技术之一。

“张北柔直工程像一辆行驶在电网中的‘超级货车’,能精准控制方向与速度,将不稳定的风电稳妥送到终端。”国家电网冀北公司工程管理公司项目经理郭良告诉记者。

2020年6月,张北柔性直流电网试验示范工程(简称“张北柔直工程”)正式投运。工程通过“多点汇集、多能互补、时空互补、源网荷协同”将张北新能源基地、承德丰宁储能基地等与北京负荷中心相连,连接起坝上百余家风电场、千余座光伏电站,为推动能源转型、保障能源安全提供了全新技术手段,显著提升了张家口新能源外送能力。

依靠自主创新,工程解决了绿电随机性、间歇性、波动性等问题,突破了组网技术空白、输电能力受限、运行可靠性低三大世界级技术难题,创造了“世界上第一个真正具有网络特性的直流电网”“世界上第一个实现风、光和储能多能互补的直流电网”等12项“世界第一”,成为世界首个输送大规模风能、太阳能、抽水蓄能等多种形态能源的四端环形柔性直流电网。

通过张北柔直工程,可将每年140亿千瓦时清洁电能输入北京地区,约占北京市年用电量的十分之一,相当于减少标准煤燃烧490万吨,减排二氧化碳1280万吨。

存·储

蓄能储电的水

“超级充电宝”相当于造林24万亩

国家风光储输张北示范基地。

燕山深处、滦河之畔,10月23日,位于承德丰宁县四岔口乡永利村的国网新源河北丰宁抽水蓄能电站,技术人员正在为迎峰度冬做准备。

一阵电话铃声响起,值班员得到指令“电网平衡紧张,需要开1台机发电运行”。发出指令的是国网华北分部调度控制中心,接收指令的是国网新源河北丰宁抽水蓄能电站。很快,中控室值守人员通过监控系统远程开机,1台机组将发电运行。5分钟后,1号机顺利并网发电。之后1小时内,根据指令6台投产机组陆续开机发电。

抽水蓄能电站以水为介,升降间电能、势能互相转化,既消纳了张北地区输送的富余风光绿电,又维护了电网安全运行,宛如一个巨大的“充电宝”。

丰宁是潮河和滦河的发源地。滦河东去,奔流至丰宁四岔口乡永利村境内,此处众峰环抱、水流湍急,成为丰宁抽水蓄能电站的绝佳选址。山顶建设上水库,山脚建设下水库,两座水库高差达到425米,但中间并没有河道,那它们如何产生联系呢?在电站营地展厅的沙盘上,工作人员操作按钮,沙盘中部缓缓升起。实际上山体深处修建了6条直径约5米至7米的双向水道,连接上下水库。

记者驱车沿盘山公路来到上水库,走过一段近乎迷宫式的道路后,来到了电站的“心脏”地带——地下厂房。厂房单体总长414米,高度达到54.5米,跨度25米。在厂房中央,一排白色圆顶形机组一字排开,连接地下输水系统,这正是整座抽水蓄能电站的关键——12台30万千瓦可逆式水泵水轮机发电电动机组。丰宁抽水蓄能电站机电部副主任周聪向记者介绍:“抽水时用电驱动水轮机,发电时则由势能推动水轮机发电,一台机组兼具抽水和发电功能。”

“张北的风点亮北京的灯。”这诗意表达背后代表的是,抽水蓄能电站成为电力输送的重要节点。周聪介绍,通过电网调度,在用电低谷时利用富余的风电、光伏电能把水抽到山上,在用电高峰时放水发电,是最为经济可靠的调节电源和储能电源。上水库库容超过4000万立方米,一次蓄满可储存新能源电量近4000万度。自电站首台机组投运以来,截至目前,累计启动14370台次,发电电量80.54亿千瓦时,消纳绿电101.68亿千瓦时。

丰宁电站计划于2024年底全部投产,届时年发电量将达66.12亿千瓦时,大概相当于北京市20天的全社会用电量水平,可满足260万户家庭一年的用电;每年可节约标准煤48.08万吨,减少二氧化碳排放120万吨,相当于造林24万余亩。

创·新

带来双赢的光

板上产“绿电”板下牧牛羊

张家口尚义的牧光互补工程。

明亮的光伏板追光逐日,成群的牛羊悠闲地吃草,板上产“绿电”,板下牧牛羊……在张家口尚义县大苏计乡,400兆瓦牧光互补光伏项目正在火热建设中,很快就将并网发电。项目投产后,将为当地带来经济和生态效益双赢。

在尚义县400兆瓦牧光互补光伏项目施工现场,工人们正在抓紧时间建设。该项目是河北省重点项目,位于尚义县大苏计乡,占地面积1万余亩,将于近期实现并网。

中国能建天津电建尚义津尚新能源开发有限公司总经理高振铎介绍,项目建成后预计每年可为电网提供电量约6.3亿度,年经营收入约2.3亿元,年纳税约0.3亿元。相比传统火力发电,每年节约标煤约25万吨,减排二氧化碳大约60万吨。

大苏计乡地处尚义县北部,地势开阔平坦,畜牧业发达,郝家地村一共128户,其中养殖户就有70多户。为体现牧光互补的特点,整个发电场区设计全部符合放牧要求。

“以前这儿都是滩地、草地,春天风大,夏天日晒,现在连成片的光伏板就像天然屏障,能起到遮阴、防风、固沙,减少地面水分蒸发等作用,既有利于草的生长,也方便村民放牧。”郝家地村党支部书记闫林说。

在现场,一群黄牛在光伏板下来回穿梭,它们时而低头吃草,时而抬头遥望,一幅悠闲自得的画面。“牧光互补模式从最初设计上就要考虑如何一边发电一边放牧的问题。”高振铎介绍,和大部分光伏电站相比,这里的光伏支架要高出5倍,光伏组件最低点距离地面达2.5米,前后排间距有12.5米左右,“虽然这样的设计提高了成本,但前提充分考虑到村民放牧的需求。”

尚义县发改局相关负责人介绍,在光伏产业发展方面,全国范围内一直在积极探索多元化发展模式,将光伏发电与农业、牧业、渔业等深度融合,催生了诸多“光伏+”的创新应用,尚义县推出的牧光互补正是代表性模式之一。该模式不仅提高了空间利用,同时促进了生态环境的持续改善,兼顾了经济效益与生态效益,为全县探索绿色产业循环发展提供了典范。

本报记者李如意文武殿森摄

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