海西多能互补示范工程填补了国内风光热储调荷技术空白

“伟大历程 辉煌成就——庆祝中华人民共和国成立70周年大型成就展”9月24日对公众开放以来，每天都有很多观众来到北京展览馆参观。观众沿着时光隧道，全方位回顾共和国走过的光辉历程。其中，清洁低碳的绿色能源项目——鲁能海西多能互补集成优化国家示范工程的展示沙盘，吸引了众多观众驻足观看。

作为世界上首个集风光热储调荷于一体的多能互补科技创新项目，海西多能互补示范工程填补了国内风光热储调荷的技术空白，有效解决了当前新能源大规模并网的技术难题，促进新能源规模化开发和利用，对我国清洁能源发展具有重要意义。

多能互补，破解新能源发展难题

从青海省格尔木市区驱车向东约25千米，一座白色高塔映入眼帘——这里便是海西多能互补示范工程所在地。在占地200多平方千米的戈壁滩，分布着70万片湛蓝的光伏板、200台90米高的风机和50个标准电池集装箱;188米高的吸热塔周围分布着4400块定日镜，在阳光的照射下熠熠生辉。

作为鲁能集团有限公司打造的智慧能源平台一号工程，今年9月建成的海西多能互补示范工程包括20万千瓦光伏、40万千瓦风电、5万千瓦光热及5万千瓦储能项目。

项目总工程师魏鹏介绍，示范工程选址青海，与这里独特的自然地理和气候条件密不可分。青海地区海拔高，太阳能资源丰富，年平均太阳总辐射量在7000兆焦/平方米，年均风速3米/秒以上，年风能可用时间3500~5000小时，是我国开发新能源项目条件最优的地区之一。目前，青海省电源装机2975万千瓦，其中新能源装机1391万千瓦，占比达46.7%，是省内第一大电源。

随着新能源的快速发展，消纳“三难、三不足”(外送难、调控难、消纳难，电压支撑不足、市场机制不足和参与共享不足)成为青海面临的一大难题。如何解决这一难题?专家认为，开展多能互补协调控制，加强输电通道和调峰能力建设，通过大电网实现全网统一调度和跨省跨区交易，是一个有效的途径。

2016年年底，国家电网有限公司组织开展多能互补协调控制技术等5项课题研究。2017年7月，鲁能集团布局青海，开始建设多能互补示范工程，应用课题研究成果，为实现新能源大规模开发利用展开探索。

海西多能互补示范工程发电厂厂长曾需要说，传统新能源项目多以利用风能、太阳能为主，受天气情况影响大，随机性强，难以提供连续稳定的电能输出。示范工程创造性地应用“多能互补集成优化”新模式，风电、光伏、光热三种能源形式深度融合，并通过储热储电系统加以调节，实现“1+1>2”的效果。

鲁能集团相关负责人介绍，海西多能互补示范工程以光伏、风电为主要开发电源，以光热储能系统、蓄电池储能电站为调节电源，多种电力组合，可有效弥补风电和光伏不稳定不可调的缺陷，解决用电高峰期和低谷期电力输出不平衡的问题。同时，工程设计可灵活组合的风光热储7种联合控制模式，构建“互联网+”智慧能源系统实现智能调控，支撑新能源发电就地消纳和远距离送出，提高新能源利用率。项目整体运行后，在外送通道能力下降40%时，新能源利用率仍可超过95%。

根据项目可研和已运行项目数据，海西多能互补示范工程年发电量预计约12.625亿千瓦时，每年可节约标准煤约40.15万吨。工程所发电量除部分就近消纳外，其余电量采取跨省交易的方式通过电网输送至山东、上海、浙江等中东部地区，为当地提供清洁电能。

工程中的5万千瓦储能系统是目前国内最大的电源侧集中式电化学储能电站。在今年青海“绿电15日”期间，该电站作为唯一一座参与共享储能市场化交易的电站，累计充电74.2万千瓦时，放电50.12万千瓦时，创造直接经济效益37.59万元。“共享储能参与市场化运营，推动了青海乃至全国新能源产业实现质量、效益、动力变革。”国网青海省电力公司调度控制中心主任方保民说。

“示范工程实现了风光热储的一体化控制，其建设经验和技术可为其他新能源项目提供借鉴。”魏鹏说，清洁能源资源丰富但存在消纳问题的地区，可以复制示范工程的建设成果，提升新能源利用率。

国家能源局西北能源监管局局长黄少中认为，海西多能互补示范工程配置先进，建设理念超前，具备可复制性、引领性、先进性、经济性、示范性，将推动新能源产业转型升级，促进新能源消纳。

奋力攻坚，高质量完成工程建设

158天日夜奋战建成光伏、风电项目，16个月建成光热项目，2年零2个月整体建成海西多能互补示范工程——工程建设者秉持着“努力超越、追求卓越”的企业精神，在摸索中攻克了一个又一个难题。

格尔木海拔近3000米，日照强烈，少雨大风，干旱缺氧，自然环境恶劣，增加了项目的施工难度。

冬天，格尔木的最低气温达零下30摄氏度。2018年冬季的一天，海西多能互补示范工程风电场副场长韩永彬像往常一样，爬上90米高的风机检修。他说：“人在风机上的体感温度会更低，风刮过来就像刀子一样割在脸上。”摘下手套，几秒钟后手就没了知觉，戴着手套又没法拧螺丝，但是检修工作必须按时完成。他想了个办法：把手放在胳肢窝里，焐一会儿拧两下，再焐一会儿再拧两下。韩永彬就这样坚持着，在风机上一干就是八九个小时：“这不算什么，最重要的是能保证风机正常发电。”

除了恶劣的自然条件，项目建设还面临着重大的技术考验。

吸热器作为光热项目的核心部件，需要固定在12根重约18吨的立柱组件上。每个立柱组件由钢结构组成，最大件重约4吨。“吸热器钢结构的安装精度需要控制到0.1毫米，对我们提出了非常高的要求。”海西多能互补示范工程项目建设部的董鹏飞说。

“第一段6个立柱组件，我们花了近一个月的时间去找正。找正工作反复进行了八遍才达到规范要求!”项目管理人员山永兆说，“我们每天反复测量立柱的标高、垂直度、开挡对角尺寸的60个点，再用液压装置一点一点地去微调。”最终，吸热器钢结构安装精度控制在0.1毫米内。

更为关键的是，建设多能互补示范工程是一个全新实践，没有成熟经验可供借鉴。

“国内外同类的光热项目多采用20多平方米的小镜面定日镜。我们经过反复研究对比，最终采用了138平方米的大镜面，是国内目前最大规格的镜面。与小镜面相比，定日镜数量减少了近80%，可以极大地减少故障，简化操作，降低后期运营、维护成本。”董鹏飞说，考虑到设备在戈壁滩上会受到风沙侵袭和干扰，定日系统还增加了防沙功能。

今年7月，中国科学院院士、工程热物理专家何雅玲在参观项目后认为，鲁能集团围绕“三型两网”建设目标，建设多能互补示范工程，解决当前阻碍新能源大规模并网的技术难题，促进新能源规模化开发和利用，推动能源消费摆脱化石能源，在新能源发展史上具有里程碑意义，对我国清洁能源发展有着至关重要的作用。