隨著新能源裝機(jī)規(guī)模上升以及在能源占比中的不斷提升，新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力電量平衡面臨挑戰(zhàn)，如何消納新增綠電至關(guān)重要。
近年來，行業(yè)積極探索破解新能源開發(fā)難題。水電，尤其是具有年調(diào)節(jié)能力的水庫電站，通過優(yōu)化調(diào)度和水電機(jī)組快速靈活調(diào)節(jié)，可將隨機(jī)波動(dòng)的風(fēng)電、光伏發(fā)電調(diào)整為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源，能有效破解風(fēng)能、太陽能開發(fā)難題。
今年6月，全球裝機(jī)容量最大、海拔最高(4600米)的水光互補(bǔ)電站，雅礱江兩河口水電站水光互補(bǔ)一期項(xiàng)目——柯拉光伏電站建成投產(chǎn)，一舉將我國水光互補(bǔ)開發(fā)規(guī)模提升到百萬千瓦級(jí)。
據(jù)悉，柯拉光伏電站所在的甘孜州，光伏發(fā)電出力存在季節(jié)性差異，與水力發(fā)電“夏季豐水期、冬季枯水期”的特點(diǎn)形成天然的年內(nèi)互補(bǔ)。柯拉一期將光伏發(fā)電站與雅礱江兩河口水電站打捆，其中，兩河口水電站于2022年3月正式進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，共裝機(jī)300萬千瓦，總庫容108億立方米，調(diào)節(jié)庫容高達(dá)65.6億立方米;柯拉一期光伏裝機(jī)100萬千瓦，同時(shí)配建了220千伏升壓站和500千伏匯集站，接入兩河口水電站，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量20億度。
以柯拉光伏電站為典型案例，水光互補(bǔ)不僅為新能源消納提供了有效的方案，也為雅礱江流域水光一體化開發(fā)乃至全國水光互補(bǔ)開發(fā)提供了范例。
引入數(shù)字孿生技術(shù)，打造同類項(xiàng)目標(biāo)桿
對(duì)于西南省份而言，夏季高溫疊加來水減少，西南電網(wǎng)呈現(xiàn)尖峰時(shí)刻電力供需偏緊的態(tài)勢(shì)，在新的電力結(jié)構(gòu)中，新能源必然是該區(qū)域除水電外最重要的組成部分。
作為全國主要河流中條件最好、最具備水風(fēng)光一體化開發(fā)條件的基地，雅礱江流域可開發(fā)光伏風(fēng)電資源超過1億千瓦，同時(shí)擁有梯級(jí)水電站帶來的巨大儲(chǔ)能能力。
截至目前，雅礱江流域水風(fēng)光一體化基地建設(shè)取得重大進(jìn)展，雅礱江公司投產(chǎn)裝機(jī)已達(dá)2000萬千瓦。
與雅礱江豐富的水風(fēng)光資源相匹配的是復(fù)雜的地理環(huán)境，地質(zhì)條件復(fù)雜的川西高海拔地區(qū)這一條件無時(shí)無刻不在挑戰(zhàn)著項(xiàng)目的施工與運(yùn)維能力。
據(jù)悉，柯拉一期光伏電站受高寒高海拔氣候條件和復(fù)雜施工環(huán)境等因素制約，有效施工期不足6個(gè)月。面對(duì)一系列“極限挑戰(zhàn)”，雅礱江水電組織45家參建單位以工程高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、創(chuàng)一流的“三高一創(chuàng)”為目標(biāo)，于2022年7月開啟項(xiàng)目建設(shè)。
該項(xiàng)目總建設(shè)面積約16平方公里，裝機(jī)規(guī)模達(dá)1GW，由200多萬塊光伏組件、5300多臺(tái)逆變器組成，預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量20億度，為我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建做出積極探索，也將為類似項(xiàng)目提供可借鑒、可復(fù)制、可參考的模式。
據(jù)了解，為提高電站建設(shè)和運(yùn)維管理效率、減少運(yùn)維人員工作強(qiáng)度，雅礱江水電積極優(yōu)化傳統(tǒng)運(yùn)維模式，柯拉一期光伏電站全部采用華為智能光伏解決方案，將ICT技術(shù)與光伏深度融合，并引入智能跟蹤支架算法、智能組串分?jǐn)唷⒅悄懿⒕W(wǎng)算法等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“高效發(fā)電、智能營維、安全可靠、電網(wǎng)友好”，具體體現(xiàn)在：
高效發(fā)電：華為組串式逆變器作為電站的“大腦”，無懼高海拔、高寒等嚴(yán)苛環(huán)境挑戰(zhàn)，IP66防護(hù)等級(jí)保證穩(wěn)定運(yùn)行，可用度高達(dá)99.999%。
安全可靠：柯拉光伏電站占地面積較大，一旦直流側(cè)出現(xiàn)短路等故障時(shí)，若運(yùn)維人員無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位并到現(xiàn)場處理，可能造成持續(xù)短路進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。華為智能組串分?jǐn)嗉夹g(shù)(SSLD-TECH)，融入數(shù)字化手段智能識(shí)別直流側(cè)故障并主動(dòng)分?jǐn)啵苊馄鸹痫L(fēng)險(xiǎn)，保障電站安全可靠運(yùn)行。
智能運(yùn)維：柯拉項(xiàng)目規(guī)模龐大，超過百萬片的組件數(shù)量，使得故障定位和排查困難。智能IV診斷技術(shù)可在線全量檢測(cè)組串健康度，快速掃描定位故障，無人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)(CV)就像鷹眼，俯瞰200多萬塊組件，識(shí)別出遮擋、熱斑、隱裂等問題，智能IV+CV融合診斷系統(tǒng)就像會(huì)思考的大腦，給電站“把脈問診”輸出診斷報(bào)告，讓運(yùn)維走向智能化、精準(zhǔn)化。
電網(wǎng)友好：智能并網(wǎng)算法使能華為智能光伏控制器全場景電網(wǎng)適應(yīng)，從極弱電網(wǎng) (SCR=1.1)到極強(qiáng)電網(wǎng)(SCR=5)，以及系統(tǒng)高串補(bǔ)度(SCCR=0.7)下，均能可靠并網(wǎng)，保障新能源穩(wěn)定送出。針對(duì)雅礱江光伏+水電場景，光伏可利用原先水電送出通道，無需新建特高壓交/直流線路，同時(shí)提升原有水電送出通道的利用率，極大地提高經(jīng)濟(jì)效益。華為全場景電網(wǎng)適應(yīng)能力以及優(yōu)良的電能質(zhì)量，有效支撐整個(gè)新能源場站的送出。
雅礱江公司與華為于2022年4月簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，柯拉一期是二者第一次合作成果的全面展示，華為助力柯拉光伏電站采用“數(shù)字+光伏”模式，引入數(shù)字孿生技術(shù)輔助建設(shè)施工，利用大數(shù)據(jù)、自學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備故障智能診斷、分析，實(shí)現(xiàn)光伏電站全業(yè)務(wù)智能融合，打造出高海拔地區(qū)水光一體化智能光伏電站的標(biāo)桿。
“光伏+N”標(biāo)桿效益明顯，助力鄉(xiāng)村振興
“柯拉”為藏語，意為“三塊大草壩”。柯拉鄉(xiāng)政府原駐地即處于兩山之間的大草原上，該鄉(xiāng)為純牧業(yè)鄉(xiāng)，鄉(xiāng)民世世代代以養(yǎng)牛、羊、馬為生。
柯拉項(xiàng)目所在區(qū)域?yàn)榻?jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，電站建設(shè)期和運(yùn)行生產(chǎn)期持續(xù)為地方提供光伏組件清洗、維護(hù)等技術(shù)崗位，以及治安、保潔、服務(wù)等服務(wù)崗位。通過柯拉的建設(shè)，藏民從以放牧和外出務(wù)工為主要收入來源，變成在家門口工作以獲得收入，同時(shí)還學(xué)會(huì)了技術(shù)本領(lǐng)。項(xiàng)目投產(chǎn)后，全面實(shí)現(xiàn)“光伏+就業(yè)”的目標(biāo)。
除“光伏+就業(yè)”，為進(jìn)一步助推民族地區(qū)鄉(xiāng)村振興，項(xiàng)目還通過“光伏+特色產(chǎn)業(yè)”“光伏+基礎(chǔ)設(shè)施提升”等一系列措施，帶動(dòng)民族地區(qū)農(nóng)牧、旅游、交通等多個(gè)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。
據(jù)悉，柯拉項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)“光伏+特產(chǎn)產(chǎn)業(yè)”，通過了解當(dāng)?shù)啬翗I(yè)需求，將光伏支架增高，光伏組件最低離地高度1.8 米，滿足植被生長需要，保障牛羊放牧空間，實(shí)現(xiàn)“牧光”互補(bǔ)。
同時(shí)，項(xiàng)目建設(shè)也對(duì)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了全面提升，實(shí)現(xiàn)“光伏+基礎(chǔ)設(shè)施提升”。通過道路改造，增加供水工程、污水處理、垃圾處理設(shè)施，種植高原植物，開展高原生態(tài)保護(hù)研究等多種措施，持續(xù)打造村莊景觀，提升村莊建筑風(fēng)貌。
柯拉一期光伏電站通過開展高寒高海拔光伏電站生態(tài)效應(yīng)評(píng)估與修護(hù)對(duì)策研究，制定生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)對(duì)策，為四川甘孜州的可持續(xù)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興注入源源不斷的科技動(dòng)力;同時(shí)也為國內(nèi)類似項(xiàng)目開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，在加速新能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，為雙碳目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)力量。
在柯拉一期光伏電站正式并網(wǎng)后，雅礱江流域還將迎來更多水風(fēng)光一體化示范基地項(xiàng)目建設(shè)，持續(xù)面臨高海拔、高寒、晝夜溫差巨變的復(fù)雜環(huán)境所帶來的建設(shè)及運(yùn)維挑戰(zhàn)，需要不斷探索水風(fēng)光蓄一體化優(yōu)化運(yùn)行的機(jī)理、不斷研發(fā)高適應(yīng)性的智能建設(shè)運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。
今年9月，雅礱江公司與華為數(shù)字能源成立聯(lián)合創(chuàng)新中心并正式揭牌，雙方合作邁入戰(zhàn)略性全方位發(fā)展新階段。據(jù)悉，作為業(yè)內(nèi)首個(gè)針對(duì)水風(fēng)光一體化示范基地的聯(lián)合創(chuàng)新中心，其將著重研究和解決示范基地中水風(fēng)光儲(chǔ)的智能建設(shè)、運(yùn)管等關(guān)鍵技術(shù)與方案，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量，同時(shí)也給各行各業(yè)攻堅(jiān)場景痛點(diǎn)及技術(shù)難題提供解決思路，樹立示范標(biāo)桿。
