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131億千瓦時(shí)！

這是青海—河南±800千伏特高壓直流工程啟動輸電一周年交出的成績單。

2020年7月15日，世界上首條主要輸送風(fēng)光新能源的青豫特高壓開始輸電。源自青藏高原的太陽能、風(fēng)能等清潔電力，跨過崇山峻嶺，源源不斷直送中原大地。

一線牽青豫，“減碳”賦新篇。成功破解風(fēng)光新能源供電穩(wěn)定性、外送安全性等世界性難題后，青豫特高壓為拓寬“西電東送”通道、助力東中西部減碳協(xié)作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一條“天路”能輸送1/3個三峽大壩發(fā)電量

青海是黃河、長江和瀾滄江發(fā)源地。這里太陽能、風(fēng)能資源得天獨(dú)厚，僅太陽能理論裝機(jī)容量可達(dá)35億千瓦，約占全國的11%。然而，太陽能、風(fēng)能時(shí)有時(shí)無、時(shí)大時(shí)小，發(fā)電間歇性特點(diǎn)突出，很難滿足規(guī)律而穩(wěn)定的電力需求。

地處中原腹地的河南，人口密集、產(chǎn)業(yè)聚集。由于火力發(fā)電發(fā)展空間受限，僅靠自身難以保障能源供應(yīng)，導(dǎo)致全省用電缺口大幅增加。

2018年11月，青豫特高壓開工建設(shè)。這條具有標(biāo)志性意義的特高壓線路，起于青海省海南藏族自治州，止于河南省駐馬店市，途經(jīng)青、甘、陜、豫4省，線路全長1563千米，輸送容量800萬千瓦，總投資約226億元。

突破施工環(huán)境海拔高、新冠肺炎疫情影響等難題，去年7月15日青豫特高壓實(shí)現(xiàn)雙極低端系統(tǒng)帶電投運(yùn)，去年底正式投運(yùn)。“從立項(xiàng)到投運(yùn)，僅用時(shí)兩年，刷新了同類工程施工速度。”青海送變電工程有限公司現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人曾生偉說。

自此，不少中原大地居民家中，燈仍是原來那盞燈，而驅(qū)動的電能已是來自千里之外青藏高原的綠電。

生產(chǎn)果汁果醬的河南華榮食品有限公司，是駐馬店市上蔡縣的用電大戶。公司負(fù)責(zé)人岳春長介紹，過去為保居民用電，每到冬夏高峰期，公司不時(shí)要被限電一兩天，“公司停產(chǎn)一天就損失近30萬元”。

“青豫特高壓變電站離公司直線距離28公里。這個變電站供電后，去年下半年以來都沒有接到過限電通知了。”岳春長說。

“依靠清潔能源互補(bǔ)能力，青豫特高壓實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送新能源的突破。一秒的輸電量就夠一個普通家庭使用兩年。”青豫特高壓起點(diǎn)、青南換流站站長李斌善說，這也將給青海新增8800臺主流風(fēng)機(jī)同時(shí)發(fā)電的新能源消納能力。

經(jīng)過調(diào)試，青豫特高壓如今每天從青藏高原向中原大地輸送3000萬千瓦時(shí)綠電，支撐青海光伏、風(fēng)力發(fā)電利用率保持在95%左右。

隨著配套電源建設(shè)，青豫特高壓預(yù)計(jì)到2023年底可實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行。屆時(shí)這條電力“高速公路”每年將輸送綠電412億千瓦時(shí)，相當(dāng)于1/3個三峽大壩的發(fā)電量，約占目前河南省年用電量的1/8。

“活蹦亂跳”風(fēng)光新能源實(shí)現(xiàn)安穩(wěn)外送

“風(fēng)光無限好，只是難駕馭。”這是電力行業(yè)對風(fēng)光新能源的普遍評價(jià)。

國網(wǎng)青海電力調(diào)度控制中心主任方保民說，受太陽能、風(fēng)能特性制約，通常新能源在電網(wǎng)輸送能源中占比在30%左右，剩余得靠水火常規(guī)能源來調(diào)節(jié)和平衡。但青豫特高壓主要以輸送新能源為主，對電網(wǎng)安全運(yùn)行是一個前所未有的挑戰(zhàn)。

“新能源直流特高壓運(yùn)行中，最擔(dān)心出現(xiàn)類似跳閘的雙極閉鎖情況，會在極短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)電壓大幅波動。”國網(wǎng)青海電力公司調(diào)度員盧國強(qiáng)說，光伏和風(fēng)機(jī)遇到電壓大幅波動時(shí)會自動脫網(wǎng)，“大量電源集中脫網(wǎng)，意味著電力輸送瞬時(shí)驟減，導(dǎo)致大面積停電造成安全事故。”

針對這些挑戰(zhàn)，幾乎全國電力行業(yè)最強(qiáng)技術(shù)力量聚集攻關(guān)后，最終確定通過在電源側(cè)安裝小型分布式調(diào)相機(jī)等技術(shù)來破解。

“調(diào)相機(jī)是穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的重要電力裝置。”哈爾濱電機(jī)廠副總經(jīng)理李春廷說，盡管大型調(diào)相機(jī)技術(shù)已相對成熟，但要研發(fā)用于保障電能質(zhì)量的分布式調(diào)相機(jī)，“難度相當(dāng)于從過去聽音樂常用的大型收錄機(jī)，研制出全世界首臺小型‘隨身聽’”。

接到青豫特高壓的研制需求，哈爾濱電機(jī)廠等企業(yè)迅速組織專業(yè)隊(duì)伍投入研發(fā)，在不到8個月時(shí)間內(nèi)完成世界首臺分布式調(diào)相機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證，為青豫特高壓配套電源增添穩(wěn)定的“安全罩”。

“分布式調(diào)相機(jī)的成功研制，意味著今后運(yùn)行100%輸送風(fēng)光新能源的直流特高壓也不存在任何安全技術(shù)障礙。”中國電力科學(xué)研究院高級專家李志強(qiáng)說。

安全問題解決了，如何讓時(shí)有時(shí)無、時(shí)強(qiáng)時(shí)弱的新能源發(fā)電量曲線變成電網(wǎng)所需的平穩(wěn)水平線呢？這又是一個涉及發(fā)電、輸電、電力交易和消費(fèi)的復(fù)雜系統(tǒng)問題。

國網(wǎng)青海電力公司發(fā)展策劃部副主任劉慶彪打了個比方：特高壓就像一葉舟，過去主要輸送穩(wěn)定可調(diào)節(jié)的火電、水電，而青豫特高壓主要輸送“活蹦亂跳”的風(fēng)光新能源，舟上負(fù)載極不穩(wěn)定，“要保證平穩(wěn)運(yùn)行不翻船，難度可想而知”。

基于青海“風(fēng)光”資源特點(diǎn)，青豫特高壓配套電源裝機(jī)按2:1的比例，優(yōu)化光伏和風(fēng)電布局配比，白天以光伏為主，晚上以風(fēng)電為主，形成風(fēng)光互補(bǔ)格局。

光熱發(fā)電、共享儲能等新技術(shù)、新模式也被用于調(diào)峰。位于青海海西蒙古族藏族自治州戈壁灘上的一座50兆瓦電源側(cè)儲能電站，2019年被接入青海電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度，成為全國首座接入大電網(wǎng)的共享式儲能電站。

中國綠發(fā)青海新能源公司生產(chǎn)技術(shù)部主任劉茁漢介紹，現(xiàn)在這座儲能電站在大電網(wǎng)出現(xiàn)新能源消納難時(shí)集中充電，需要調(diào)峰時(shí)放電。“實(shí)現(xiàn)共享儲能后，電站運(yùn)行效率比傳統(tǒng)模式提升38%，既輔助電網(wǎng)消納新能源，又能提升經(jīng)濟(jì)收益。”

業(yè)內(nèi)人士介紹，目前青海正在規(guī)劃建設(shè)100萬千瓦電化學(xué)儲能站、總裝機(jī)容量240萬千瓦的抽蓄儲能電站。隨著這些項(xiàng)目落地，風(fēng)光新能源的穩(wěn)定供電難題將得到進(jìn)一步化解。

“為解決新能源高占比輸電帶來的調(diào)峰難題，青豫特高壓還依托大數(shù)據(jù)平臺和多能互補(bǔ)技術(shù)提升新能源管控水平，以調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制調(diào)動發(fā)電、輸電和用電側(cè)消納新能源的積極性。”方保民說，如此確保光伏和風(fēng)機(jī)所發(fā)電量盡可能全部輸送，出現(xiàn)缺口時(shí)再由水電、火電常規(guī)能源補(bǔ)充兜底。

綠電“天路”背后減碳貢獻(xiàn)滿滿

走進(jìn)海南藏族自治州共和縣塔拉灘戈壁上的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展園區(qū)，一排排深藍(lán)色光伏板在陽光下熠熠生輝，一群群“光伏羊”時(shí)而啃食青草，時(shí)而奔跑追逐。

每天清晨，共和縣鐵蓋鄉(xiāng)馬漢臺村牧民向占魁都會背上食物和水，將園區(qū)委托的2000多只羊和自家70只羊，帶到光伏發(fā)電區(qū)放養(yǎng)。

“以前荒灘都不長草，裝上光伏板后，底下青草旺盛，羊也吃得膘肥體壯。”向占魁說，兩年前他受聘為園區(qū)羊倌，每月工資3000元，自家羊也能繼續(xù)養(yǎng)，“收入多了，環(huán)境好了，現(xiàn)在的生活攢勁得很！”

這個園區(qū)為青豫特高壓提供配套電源支撐，目前已建成占地面積230平方公里的千萬千瓦級可再生能源基地，助力青海省新能源裝機(jī)占比超過60%、成為全國新能源裝機(jī)比例最高的省份。同時(shí)，園區(qū)還新增近3000個就業(yè)崗位，幫助一大批牧民像向占魁一樣在家門口就業(yè)。

“園區(qū)為青豫特高壓提供穩(wěn)定新能源，也收獲了生態(tài)修復(fù)和畜牧業(yè)發(fā)展的多重效果。”海南州綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展園區(qū)管委會副主任安峰軍說，利用生態(tài)恢復(fù)后的草地，光伏發(fā)電與生態(tài)畜牧實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。

青豫特高壓投運(yùn)，不僅新增一條“西電東送”輸電通道，同時(shí)也帶來滿滿的減碳貢獻(xiàn)。

僅從每年滿功率輸送電量計(jì)算，這些清潔能源相當(dāng)于替代原煤1800萬噸，能減排煙塵1.4萬噸、二氧化硫9萬噸、氮氧化物9.4萬噸、二氧化碳2960萬噸。同時(shí)，青豫特高壓運(yùn)行中探索的新能源參數(shù)改造、分布式調(diào)相機(jī)等新規(guī)范、新裝備，目前正推廣運(yùn)用到陜西—湖北特高壓等新建項(xiàng)目中。

國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院輸電網(wǎng)規(guī)劃中心主任工程師蔣維勇表示，青豫特高壓中探索應(yīng)用的“新能源+儲能+分布式調(diào)相機(jī)”等技術(shù)路線，能有效破解風(fēng)光新能源分時(shí)段消納、遠(yuǎn)距離輸送等系列難題，將為穩(wěn)步提高新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比，助推電力領(lǐng)域“碳達(dá)峰、碳中和”帶來示范效應(yīng)。

原標(biāo)題：綠電“天路”——“青豫特高壓”啟動輸電滿周年