光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是否真正清潔一直是業(yè)內(nèi)爭(zhēng)議的話題。記者認(rèn)為,光伏發(fā)電過程清潔當(dāng)然無疑,光伏生產(chǎn)過程可控也是可期。然而,在每一個(gè)獨(dú)立光伏電站“享受陽光”的背后,通常會(huì)有相應(yīng)的火電機(jī)組在維持額定轉(zhuǎn)速,默默地做著“無用功”(旋轉(zhuǎn)備用容量),而煤炭在這種“無用功”中被消耗,溫室氣體在無聲地排放。
當(dāng)然相較于光伏發(fā)電產(chǎn)生的環(huán)境效益,電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量的煤耗并不突出,但這終究“不完美”。如何破解這一難題?“水光互補(bǔ)”模式給出了自己的答案。
“水光互補(bǔ)”模式到底有何優(yōu)勢(shì)?是否具有推廣潛力?帶著疑問,記者走進(jìn)了中電投青海龍羊峽“水光互補(bǔ)”320兆瓦并網(wǎng)光伏項(xiàng)目。
變“垃圾電”為優(yōu)質(zhì)電
“1+1>2”的事例時(shí)有發(fā)生,“水光互補(bǔ)”模式正是其中一個(gè)。
龍羊峽“水光互補(bǔ)”320兆瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目地處青海省海南州共和縣恰卜恰鎮(zhèn)以南約12公里處的塔拉灘,共和縣光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)。
在前往目的地的路上,記者不時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電在青藏高原的應(yīng)用——這為生態(tài)脆弱、人煙稀少地區(qū)提供了現(xiàn)代社會(huì)的必需品——但對(duì)于青海而言,光伏發(fā)電的主角并不是它們,而是大型并網(wǎng)光伏電站。
青海的日照條件優(yōu)越,地勢(shì)平緩,荒漠、戈壁廣袤而價(jià)廉,得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)使青海成為我國重要的光伏電站基地。據(jù)測(cè)算,青海省太陽能年總輻射量平均為5800~7400兆焦/平方米,平均直接輻射量占總輻射量的60%左右,在海西地區(qū)(青海湖西部、西北部地區(qū)),這一比重更是達(dá)到70%以上。
記者了解到,截至2014年2月底,青海省已并網(wǎng)的大型光伏電站有131座,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到了310萬千瓦,光伏清潔能源在青海能源總量中的比重已超過15%。2013年全年,青海光伏電站發(fā)電量超過了26億千瓦時(shí)。
太陽能發(fā)電因其間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性,常被業(yè)內(nèi)戲稱為“垃圾電”,并時(shí)有“棄光”現(xiàn)象發(fā)生。然而,雖然青海光伏電站并網(wǎng)需求巨大,但青海地區(qū)棄光問題并不突出。
“目前青海并不存在棄光問題,光伏電量都是優(yōu)先上網(wǎng)的,但是獨(dú)立光伏電站發(fā)電曲線具有波動(dòng)性和間隙性,需要電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié),給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行造成一定沖擊,但情況可控。”中電投集團(tuán)黃河公司新能源發(fā)電部經(jīng)理金東兵告訴記者,“而我們電站(龍羊峽‘水光互補(bǔ)’項(xiàng)目)送出的電,相對(duì)于獨(dú)立光伏電站而言,對(duì)電網(wǎng)更為友好。”
“由于光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定性差,調(diào)節(jié)能力差的能源,長(zhǎng)距離輸送中電力潮流變化將會(huì)給電壓控制增加難度,電力系統(tǒng)需要有足夠備用容量來削弱這種沖擊。”一位青海省電力公司調(diào)度中心工作人員告訴記者,“‘水光互補(bǔ)’模式可以騰出部分水電機(jī)組容量作為系統(tǒng)備用容量,增加調(diào)峰能力。”
“龍羊峽水光互補(bǔ)320兆瓦并網(wǎng)光伏電站是利用龍羊峽水電站水輪機(jī)組快速調(diào)節(jié)性能,通過水光互補(bǔ)的調(diào)節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化電能質(zhì)量,將互補(bǔ)后的優(yōu)質(zhì)電能通過龍羊峽水電站330千伏出線送入電網(wǎng)。”中電投集團(tuán)黃河公司總經(jīng)理謝小平告訴記者,“這相當(dāng)于龍羊峽新建了一臺(tái)水電機(jī)組。在考慮水量平衡的基礎(chǔ)上,結(jié)合龍羊峽水庫調(diào)節(jié)能力,通過水電機(jī)組快速調(diào)節(jié)性能,將光伏發(fā)電鋸齒形出力曲線調(diào)整為平滑穩(wěn)定曲線(見示意圖,編者注),為電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)電能,提高了電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí),也提高了水電站對(duì)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力和送出線路的利用率。”
據(jù)記者了解,該項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電以來,運(yùn)行穩(wěn)定,預(yù)計(jì)每年增加電力電量4.98億千瓦時(shí);從實(shí)際運(yùn)行情況看,每天從上午9時(shí)開始,光伏電站負(fù)荷逐漸增加,水電負(fù)荷逐漸降低,從16時(shí)開始,光伏電站負(fù)荷逐漸減小,水電負(fù)荷逐漸增加,形成“水光互補(bǔ)”。
業(yè)內(nèi)專家評(píng)價(jià)龍羊峽“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目?jī)?yōu)化了光伏發(fā)電電能質(zhì)量,解決了光伏電量消納瓶頸問題,為我國清潔能源利用提供了新型發(fā)展模式。
節(jié)水、節(jié)煤,清潔特性更凸顯
龍羊峽水電站位于青海省共和縣和貴南縣交界處,是黃河龍青段梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃中的“龍頭”電站。電站位于龍羊峽入口處,庫容為247億立方米,具有良好的多年調(diào)節(jié)性能。
“水資源對(duì)于龍羊峽水電站來說是最寶貴的,除了汛期,龍羊峽水電站四臺(tái)水輪機(jī)是無法滿發(fā)的。”龍羊峽水電站總經(jīng)理張空海告訴記者,“據(jù)我了解,因?yàn)榉N種原因,龍羊峽水電站從建成之日起庫容就沒有滿過,水都是要省著用的,因此送出線路存在閑置問題。”
張空海表示,因打捆了光電,送出線路的年利用小時(shí)數(shù)比原來設(shè)計(jì)的4621小時(shí)提高了300多小時(shí),盤活了存量資產(chǎn)。同時(shí),水電站對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力也增強(qiáng)了。
據(jù)了解,龍羊峽“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目中水電和光電上網(wǎng)是單獨(dú)核算的,相當(dāng)于水電站和光伏電站共用送出通道。張空海告訴記者,“在水電站的調(diào)節(jié)下,水電與光電打捆的電能很穩(wěn)定,32萬千瓦的光伏裝機(jī)相當(dāng)于水電站的新機(jī)組,這樣一來就相當(dāng)于過去龍羊峽水電站時(shí)刻保持4臺(tái)機(jī)組滿發(fā)的狀態(tài),但卻節(jié)約了水資源,為枯水期穩(wěn)定發(fā)電提供了保證。”
除了節(jié)水,節(jié)煤也成為“水光互補(bǔ)”模式一大特點(diǎn)。
“我認(rèn)為‘水光互補(bǔ)’模式最大意義在于減少了電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量。”謝小平告訴記者,“為獨(dú)立光伏電站備用的常規(guī)機(jī)組通常為火電機(jī)組,這些機(jī)組并不做功或者做功很少,但是煤耗卻是實(shí)實(shí)在在的。”
“大規(guī)模光伏并網(wǎng)以后,燃?xì)怆娬窘拥降碾娋W(wǎng)調(diào)度指令明顯頻繁多了,而且經(jīng)常會(huì)有大范圍的出力調(diào)整,在對(duì)燃?xì)怆娬镜脑O(shè)備造成影響的同時(shí)也限制了電站出力。”青海油田天然氣電力公司一位負(fù)責(zé)人告訴記者,“長(zhǎng)期的低負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致度電氣耗增加,經(jīng)測(cè)算,一年要多損耗近600萬標(biāo)方天然氣。”
“‘水光互補(bǔ)’完全是清潔能源之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),節(jié)約煤炭的同時(shí),效率更高。”謝小平告訴記者,‘水光互補(bǔ)’的調(diào)節(jié)是通過一套自主開發(fā)的系統(tǒng)控制軟件來實(shí)現(xiàn)的,這套系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)此類關(guān)鍵技術(shù)的空白。
國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》支持地方創(chuàng)新光伏發(fā)展方式,并明確鼓勵(lì)利用既有電網(wǎng)設(shè)施按多能互補(bǔ)方式建設(shè)光伏電站。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,清潔能源“互補(bǔ)”方式有助破解大規(guī)??稍偕茉唇尤腚娋W(wǎng)的瓶頸,緩解“棄光”問題。
企業(yè)期待更多新增裝機(jī)指標(biāo)
龍羊峽“水光互補(bǔ)”創(chuàng)新模式,已通過有關(guān)專家組的驗(yàn)收,5個(gè)月的實(shí)際運(yùn)營也取得了成效。資料顯示,青藏高原具有豐富的水電資源,技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量12100萬千瓦,約占全國的25%。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,在青藏高原建設(shè)大規(guī)模“水光互補(bǔ)”并網(wǎng)光伏電站,具有得天獨(dú)厚的條件。龍羊峽“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目的實(shí)施,為青藏高原實(shí)現(xiàn)更大范圍的“水光互補(bǔ)”提供了技術(shù)支撐。
中電投集團(tuán)黃河公司副總經(jīng)理?xiàng)畲纨堈J(rèn)為,“水光互補(bǔ)”模式在擁有遼闊未利用土地、光照和水利資源都豐富的青海等西部地區(qū)具備推廣價(jià)值。黃河公司將繼續(xù)通過“水光互補(bǔ)”協(xié)調(diào)控制實(shí)踐,探索更加合理可行的“水光互補(bǔ)”實(shí)際控制運(yùn)行方式,收集積累運(yùn)行歷史數(shù)據(jù),為后續(xù)大規(guī)模“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營提供技術(shù)支撐,為青藏高原實(shí)現(xiàn)更大范圍的“水光互補(bǔ)”進(jìn)行技術(shù)探索,為電網(wǎng)輸送優(yōu)質(zhì)光伏電能提供廣闊前景。
但從目前情況來看,“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目的推廣還有賴于國家對(duì)光伏政策的調(diào)整和支持力度。相較于大多數(shù)光伏電站,雖然“水光互補(bǔ)”項(xiàng)目更為經(jīng)濟(jì),但離開政策補(bǔ)貼企業(yè)仍然無法獲利。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,光伏創(chuàng)新項(xiàng)目能夠?yàn)楫?dāng)下處于瓶頸期的光伏行業(yè)發(fā)展帶來活力,但該行業(yè)發(fā)展的根本仍然在該產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的整體提升。
楊存龍告訴記者,從龍羊峽水電站的調(diào)節(jié)能力出發(fā),共計(jì)可以匹配85萬千瓦的光伏電站,因此黃河公司后續(xù)還希望再建設(shè)兩座32萬千瓦的光伏電站,實(shí)現(xiàn)“水光互補(bǔ)”的效益最大化。
據(jù)了解,青海省今年僅獲得50萬千瓦新建光伏電站指標(biāo),而在青海從事光伏電站開發(fā)的單位有50家左右。黃河公司一期項(xiàng)目就需要32萬千瓦指標(biāo),目前看來完成計(jì)劃將困難重重。
楊存龍表示,企業(yè)希望能夠追加新建裝機(jī)指標(biāo),但國家有全盤的考量,龍羊峽“水光互補(bǔ)”后續(xù)項(xiàng)目能否順利并網(wǎng),將取決于國家根據(jù)光伏行業(yè)發(fā)展情況是否會(huì)作出調(diào)整。