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西部绿电助力“双碳”目标

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发布时间:2021-10-18 15:19:27

西部绿电助力“双碳”目标


位于甘肃省酒泉市的敦煌光伏发电基地。(图片来源:视觉中国)

十月的甘肃酒泉,古老的河西走廊上,一排排白色风车桨叶旋舞,一片片银色光伏板闪闪发亮,构成新的大漠风景。这里是国家规划建设的首个千万千瓦级风电基地和百万千瓦级太阳能发电基地。

作为风能可开发量占全国总量七分之一,年均日照时数达3300小时以上的城市,酒泉正加快推进新能源产业发展,第二个千万千瓦级风电基地建设项目也已开工。

大规模开发可再生能源,是我国兑现“碳达峰、碳中和”承诺的重要保障措施。10月12日,国家主席习近平在《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上指出,中国将持续推进产业结构和能源结构调整,大力发展可再生能源,在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目,第一期装机容量约1亿千瓦的项目已于近期有序开工。

相比于核能、水能等清洁能源过长的筹备、建设期,风光能源是最便利的绿色能源。近年来,我国风电光伏产业进入加速增长阶段。根据国家能源局发布的数据,2020年全国电源新增装机容量中,风电占比34.6%,太阳能发电占比24.1%。新增风电和太阳能发电合计达1.20亿千瓦,占比约63%,成为我国电源增长主力。预计在2030年以后,风能和太阳能将成为主要的非化石能源品种。

黄河东岸有了绿色能量

16万亩荒漠化土地焕发新生

从银川一路向东,过了黄河,会看到这样一片“光的海洋”:成千上万片蓝色的太阳能光板像向日葵一样逐光而动,粼粼光海之下,点缀着一条条红绿相间的“缎带”,那是挂着红果的枸杞林。

这是宁夏宝丰农光一体光伏电站——全球最大的单体农光互补电站。电站采用“板上发电,板下种枸杞”的新型绿色产业发展模式,让银川黄河东岸16万亩荒漠化土地焕发盎然生机。光伏电站采用国际领先的带倾角平单轴自动跟踪技术,最大限度吸收太阳能,截至去年年底,与传统火电相比,已累计减少二氧化碳排放204.7万吨,约等于种植8900多万棵树。

有研究机构发布过这样一组数据:每秒到达地表的太阳能有80万千瓦,如果把其中的0.1%转为电能,以转变率5%来算,每年的发电量是世界能耗的40倍。

资源环境效益,无疑是我国大力推动风电光伏发展的重要原因。

甘肃省酒泉市,这座曾经黄沙漫天、烈日炎炎的大漠之都,过去能源消费主要是煤,一方面带来环境污染,另一方面也浪费了当地丰富的风光资源。近年来,酒泉大力发展光热发电项目,由传统能源城市变为新能源城市,走上绿色发展之路。

数据显示,截止到今年6月,全市累计建成并网风电装机1045万千瓦、光电装机286万千瓦,新能源累计发电量达1100亿千瓦时,相当于节约标准煤3300万吨,减排二氧化碳1亿吨、二氧化硫34万吨、氮氧化物17万吨。当地群众最直观的感受,是天更蓝了。

青海省海西州格尔木市地处三江源自然保护区,脆弱的生态,让绿电转型的意义不言而喻。2019年9月,随着5万千瓦光热项目并网发电,国家首批多能互补集成优化示范工程在这里建成。工程总装机容量70万千瓦,包括20万千瓦光伏项目、40万千瓦风电项目、5万千瓦光热发电项目及5万千瓦储能系统。

“光伏、风电是电源输出主力,光热、储能电站则作为联合调节,在光伏、风力发电进入低谷期时,以热能、电池储能发电进行补充。多种方式深度融合,实现供电的稳定性。”工程运维企业——中国绿发青海新能源公司党委书记、董事长强同波表示,目前,项目年发电量约12.625亿千瓦时,每年可节约标准煤约40.15万吨,将有效降低大气污染,推动青海完全实现清洁能源供给。

从2017年至今,青海先后开展了“绿电7日、9日、15日、31日”及“三江源绿电百日”活动,连续刷新100%清洁能源供电的世界纪录。根据不久前发布的《青海打造国家清洁能源产业高地行动方案》,2030年青海将全面建成以清洁能源为主体的新型电力系统,基本建成零碳电网。

藏在阳光里的创收秘诀

电力热力生产及供应业在哈密市工业增加值中占比过半

新疆哈密,一座因哈密瓜而闻名全国的城市。这里水果甜的秘诀,藏在阳光里——哈密全年太阳总辐射量达6397.35兆焦耳/平方米,位居全疆之首。

充足的日照不仅造就了哈密瓜,也造就了光伏产业。哈密石城子光伏产业园,是目前新疆单体规模最大、光伏组件类型最全面的一座光伏示范园区,现有几十家太阳能企业入驻,建成并网79万千瓦,年发电量达13亿千瓦时以上,是疆电外送的重要支撑电源之一。光伏产业极大带动了当地经济发展,哈密市发改委副主任张辉说,去年,哈密市电力热力生产及供应业在工业增加值中的占比达到了52.34%。电力产业成为哈密工业经济发展的支柱产业。

中国华电集团有限公司是最早在哈密从事风电、光伏新能源项目的建设企业。以前,华电主营业务在传统能源,随着国家能源政策开始向可再生能源倾斜,传统火电的发展日渐式微。近年来,企业加快转型,开始密集投资新能源项目。新能源不仅给企业创造了新的增长点,也带动了地方群众增收。华电新疆分公司有关负责人介绍,集团在巴音库鲁提村投资建设的光伏扶贫电站,每年可为村集体带来70万元收入;在阿图什市瓦克瓦克村建设的“阳光银行”,每年可为村集体节约9万元电费。

城关村,是酒泉市肃北蒙古族自治县(以下简称肃北县)的一个城郊村。过去,由于缺少收入来源,村里人大多外出务工,这里成了“空壳村”。十村九空、村集体收入单一、底子薄,一度是困扰肃北县大部分村镇的共同问题。直到2019年,县里选了包括城关村在内的三个村子做试点,以乡镇自筹加政府投资的方式建起屋顶光伏发电项目,一举实现了每村年创收2-3万元的目标。

“占地小、成本低、见效快、收入稳。”城关村党支部书记赵国俊谈起光伏发电便赞不绝口。如今,他一有空就带着大伙把村党群服务中心屋顶上的光伏板擦得亮亮的。“这样可以多发一点电。”赵国俊说,这片37千瓦的光伏电板,如今累计发电已超过9000度。

试点的成功让屋顶光伏在全县推广开来,近年来,县里先后在4个乡镇、26个村建起屋顶式光伏发电项目,盘活了过去闲置的光照资源。肃北县委有关负责人介绍,项目平均每年可为村级集体经济增加收入2.5万元。

位于肃北县东北方向的金塔县,依托显著的光照优势,目前已驶上光伏产业发展的“快车道”。作为甘肃省七个百万千瓦级光电基地之一,金塔县已建成光伏并网发电项目578兆瓦。县发改局副局长徐志坚介绍:“今年上半年全县发电量4亿千瓦时,实现营业收入2.06亿元。”“屋顶架上‘蓝板板’,家里多了‘金罐罐’。”当地人形象地把光伏营收称作“阳光收入”。

能量流与信息流融合

智能巡检把2个月的工作缩短到20分钟

宁夏回族自治区盐池县冯记沟乡,深秋的原野和天空一样辽阔。长长天际间,10万千瓦智慧型风电场的风机塔迎风屹立,宛如一片白色森林。此刻,远在甘肃兰州的集控中心内,工作人员正在对风电场进行远程监控。操作者轻点鼠标,实时发电情况、风机运行状态等数据便统统显示在大屏幕上。这样一个集控中心,可以实现对几座,乃至几十座场站的集中控制。

和国内很多行业一样,近年来,数字化、智能化也成为风电等新型可再生能源的发展趋势。“能量流与信息流的融合”有效提升了电站的稳定性与发电效率,为解决传统新能源场站面临的“设备分散难集中管理”“现场运维成本高”等痛点提供了路径。

“一个风电场,上百台风机,分散各处,靠人来监测管理,是很困难的。”鲁能新能源有限公司甘肃分公司宁夏盐池风电场副场长高海波介绍,“盐池风电场从设计之初就定位为‘智慧型’,依靠传感设备和控制系统,风电场具备了像人一样的自我感知和独立分析能力,实现了风机控制的自动化。”

“我们的风机叶片后方有个机舱,机舱顶部装有激光雷达。它可实时捕获极端风况,如阵风、风切变等,提前做出响应;还能精确探测前方机组尾流信息,优化机组间尾流影响。”提起风电场的智能化技术,高海波如数家珍,“能巢系统可以感知外部环境和风机工况,智慧控制全场风机发电。有了它,全场发电量提升了1.8%-3%。”

除了提升设备智能化程度,智慧电场的一个重要变革是由人工决策转为智慧决策、由经验控制变为精细化管理。

在盐池风电场,设备健康管理系统通过算法分析建立起故障预警模型,能够提前发现机组运行过程中的潜在问题和大部件异常工作状态,减少电站损失。

记者发现,随着国内新能源行业的热度提升,许多数字技术、智能技术企业推出智能电场产品方案。“大型光伏电站的运营是非常困难的,传统方法是专门的团队带着专门的仪器到电站去运营和维护,效率是比较低的。我们用AI算法,通过电流、电压检测,很快就可以准确判断光伏电站哪一串光伏板有问题。”在上个月的数字能源媒体沟通会上,华为数字能源技术有限公司副总裁方良周就介绍了华为在光伏清洁发电领域的技术应用。

越来越多智能技术的涌入,极大提升了国内光伏电站的运维效率。在山西省大同市左云县贾家沟10万千瓦光伏发电站,5017亩的电站、38万余块太阳能光板,仅需15个运维人员。在青海省共和县,2.2吉瓦光伏项目依托智能诊断方案,让2个月的运维巡检工作缩短到仅仅20分钟。

中国电力技术市场协会储能设备技术专委会秘书长郭云高: 提升风光发电质量 需要多个环节配合

中央纪委国家监委网站 王雅婧

我国已明确提出,到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。在10月14日外交部例行记者会上,外交部发言人赵立坚表示,作为世界上最大的发展中国家,中国将用最短时间从碳排放峰值实现碳中和,这充分体现了中国的大国担当。

从国内目前的发展状况来看,我们离“双碳”目标还有多少差距?实现这一目标的难度有多大?在风电光伏等可再生能源的利用上,还面临哪些挑战和不足?围绕相关问题,记者近日对中国电力技术市场协会储能设备技术专委会秘书长郭云高进行了采访。

郭云高表示,考虑到我国所处的发展阶段与设立的发展目标,对比欧美日韩等发达国家宣布承诺的碳目标,如期高质量实现我国“双碳”目标时间紧、任务重、难度大。具体来说,2020年我国风光累计装机总容量超过5.3亿千瓦,与2030年装机12亿千瓦以上目标还有约7亿千瓦缺口。我国2020年非化石能源消费占比为15.9%,要实现2030年占比25%的目标,还需上升9.1个百分点。

但与此同时,近年来,我国污染治理和生态环境保护力度之大、制度出台频度之密、监管执法尺度之严、环境质量改善速度之快也是前所未有的,生态文明理念日益深入人心。《2020中国生态环境状况公报》显示,2020年全国337个城市平均优良天数比例为87.0%,同比上升5.0个百分点。PM2.5浓度为33微克/立方米,同比下降8.3%。我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2019年下降约1.0%,比2015年下降18.8%,超额完成“十三五”下降18%的目标。

要想实现“双碳”目标,必须推动能源消费结构转型。而在众多的可再生能源当中,我国又特别明确提出了风电和太阳能发电方面的增长目标。

此外,太阳能发电和风电的成本也一直在大幅下降。根据国家发改委发布的《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》,自2021年8月1日起,国家对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目,实行平价上网。今年6月,四川甘孜州2020年南部光伏基地正斗一期20万千瓦光伏项目竞争性配置结果公示,国家电投以0.1476元/千瓦时的申报电价最终拿下项目开发权,创下中国光伏史上最低电价,开启了“0.1”元电价时代。

不过,目前国内在风电光伏产业发展上也还面临一定挑战。“风光发电产业前半段(平价上网前)的挑战主要是来自内部,即如何降低价格;而后半段的挑战则主要来自外部,即如何创造一个照顾风光发电产业特点的新型电力系统。”郭云高表示,风光发电是利用自然的风、光资源生产电力,属于靠天吃饭被动式生产,这是其优势所在,也是其最大的不足之处,即无法根据需要主动生产电力。

“从调节能力的角度看,风光发电只算小时级水平,燃煤火电厂则拥有年调节能力,同为可再生能源发电的水力发电和生物质发电也具有季度调节能力。风光发电装机占比增大后,电力系统的波动性将增大,这既需要增强电力系统的调节能力,也需要支付更高的调节成本。”郭云高说。

在郭云高看来,要想进一步提升风电、光伏等可再生能源产业的发展质量,要把促进风光发电等可再生能源发电产业发展的义务和权益系统化、全局化。风光发电等可再生能源产业的高质量发展离不开源、网、荷、储各环节的配合,要允许风光发电企业与用电企业共建共享用电侧储能,履行电力市场辅助服务义务。