这里,曾经风沙漫天,乌金流淌;这里,如今绿树成荫,银线高悬。当深埋地底的煤炭不再舟车劳顿拥塞道路,化为一道电流奔赴远方,这片土地就隐去黑色、留住绿色,迎来了新生。
6月23日中午,朔州市右玉县威远镇牛家堡村的一片空地上,朔州供电公司项目管理中心副主任马光成正和施工单位人员手持图纸进行商讨。不远处,两座还未完工的楼房正在施工中。“这是省内第一座室内220千伏风、光发电汇集站,今年投运后,右玉大片的风机、光伏板板可就不再‘憋屈’了。”
让“金”风刮出山洼洼
朔州市,地处晋西北,北以古长城为界毗邻内蒙古,距毛乌素沙漠不足100公里。这里虽然干旱少水,但却有着丰富的风能和太阳能资源,近年来,成为风力发电和光伏发电快速发展的“宝地”。
截至2020年底,朔州地区电网共有电厂77座,总装机容量达1511万千瓦。其中,火电厂12座,容量925万千瓦,占地区装机61.18%。风电场41座,容量495万千瓦,占地区装机32.78%,占全省风电的25.14%。排名全省第一。光伏电站22座,容量85万千瓦,占地区装机5.68%。
可以看出,朔州风电和光伏装机总容量580万千瓦,已近总装机容量四成,几乎相当于凭添了六座百万千瓦发电厂,而这些电能不消耗一克煤炭,全部来自风和阳光,是真正的清洁能源。逶迤绵延的山坡上矗立的风机和荒山荒坡上蓝汪汪的光伏板也成了高原上的一道风景。
然而,大幅增长的清洁能源也给传统电网带来了不少“麻烦”。朔州电网拥有电力客户54万户,用户包括煤矿、陶瓷、化工、电铁牵引等,网内重要电力用户84户。据朔州供电公司调控中心专业人士介绍,风力和阳光作为能源由于绿色环保的特点,国家政策规定,风电和光伏发电具有“上网”的优先权。即,电网必须全额接受其发电量。但另一方面却具有不稳定、不可控性质,而电力系统却要求“瞬间平衡”,即每一时刻的发电量都几乎等于用电量,这样才能确保电能的稳定供应。如果,在某一时段出现发电能力突增,那就必须及时开启对等容量的用电设备以消纳电能,或者关停一部分发电设备,否则,电网将由于电力“溢出”而解网甚至崩溃,导致大面积停电事故。如果不能妥善管控,看似“人畜无害”的“风、光”实际上对于电网来说是“危机四伏”。
山西省最早投产发电的两个风电场之一右玉小五台风电场,于2008年投入运营,共33台风机计41.25万千瓦,年发电量7000万千瓦时。场长杨利军说,长期以来,右玉供电公司调度部门为他们提供了非常优质的服务,为了少弃风,总是将线路检修计划安排在少风月份和时段。
然而,对于大规模“不稳定”电力的并网来说,真正“硬核”的还是电网自身的升级换挡、“强身健骨”。
“十三五”期间,朔州境内装机容量增加617万千瓦,增长68.74%,风电增加284万千瓦,增长134.33%,光伏增加66万千瓦,增长286.6%。与此同期,“十三五”期间朔州电网投资27.63亿元,其中,火电并网项目6项,总投资1.9164亿元;风电并网项目20项,总投资3.5092亿元;光伏并网项目17项,总投资0.3671亿元;常规电网建设项目401项,总投资20.2445亿元,实施了29项清洁能源送出输变电工程,用于增加变电设备容量和新、改建输电线路,最大限度提升清洁能源外送能力。其中,2016年12月投运、至今仍持续扩建中的500千伏明海湖输变电工程作为晋北特高压外送配套工程,对于缓解平鲁地区清洁能源送出起到重要作用。
“右玉精神是几代人坚韧不拔的辛苦付出铸成的,清洁能源发展也是‘久久为功、利在长远’的事,电网企业一定全力以赴,让右玉、朔州留住更多绿色。”国网朔州供电公司总经理任宇路说。
预计2021年10月,前文所述220千伏平右汇集站将投运,将通过对附近高家堡等10座风电场及光伏电站、共计105万千瓦的发电出力进行负荷切改,有效消除因输电能力制约而存在的弃风弃光现象,同时满足新建的李达窑等4户共计30万千瓦新能源接网要求。建成后,将进一步优化区域网架结构,提升区域供电能力和可靠性,为地方经济社会发展提供坚强的电力保障。
随着分布式电源装机不断增加,其对电网运行的影响越来越大,给电网电力平衡、无功调节、电能质量控制等提出了更高要求,给电网的调度运行管理带来了新的挑战。国网朔州供电公司相关负责人表示,要积极参与电网及新能源的建设规划,做好电网调度管理工作,做到电网结构合理、优化,可再生能源与电网协调配合,大电源与小电源协调发展。
朔州市如同山西省的一个缩影。如今,能源资源型地区实现转型发展、绿色发展的大戏正在三晋大地渐入佳境。
电力“高速路”越走越宽广
山西是重要的煤炭和重化工基地,新中国成立以来为全国提供了超过100亿吨标准煤的能源支持。“关了暖气你才发现,自己的命都是山西人给的。”此话虽然不无夸张,但山西能源输出的重要性可见一斑。
上世纪80年代起,随着改革开放步伐的加快,电力短缺矛盾凸显,特别是对于经济快速发展的东南沿海地区来说,“缺电”成为难以逾越的短板。由此,依托大同、朔州、太原、阳泉、晋城、长治等地区大型煤矿而建设的火力发电厂纷纷拔地而起,源源不断的电能北送南下东输,“晋电外送”逐步成为山西煤炭外送之外的重要选项。
1984、1985年,以大同二电厂和大同—房山两回500千伏输电线路的相继投产为标志,从而开辟了国家“西电东送”的北部通道。2000年,我国首个跨大区远距离超高压交流输电示范性项目——500千伏山西阳城至江苏淮安输变电工程就将山西阳城坑口电厂的电能以“专厂、专线、专供”的形式直接送到了江苏,开启了山西煤炭行业从“原料出口”到“加工再出口”经营模式,既满足了江苏经济社会高速发展对电力的需求,又加速了山西能源结构调整的步伐。
随着发电能力的大幅提升,原有以500千伏为骨干网架的输电网越来越不堪重负,“车”多“路”窄成为电力送出的瓶颈。面对难题,能承载更多电能、输送距离更远的“特高压”应时而生。2009年1月6日,世界首条投入商业运行的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程正式投运行,成为中国乃至世界电网发展史上的一个新的里程碑。2017年8月,山西境内新建两座特高压变电站,一座换流站全部竣工投运,标志着山西电网成为连接华北、华东、华中三大区域电网,国家“西电东送”、省内“北电南送”和特高压“三交四直”输电通道重要汇集点,晋电外送能力进一步提升,外送输电能力4030万千瓦,满足大规模清洁能源并网,电力消纳进入清洁能源大范围互联互供的新模式。
长达近40年的“晋电外送”有力地促进了山西能源基地集约化开发,以输电替代输煤,推进火电、风电联合外送,实现风电等新能源大范围消纳。例如,晋北至江苏工程建成后每年新增送电约450亿千瓦时,减少煤炭运输2016万吨,减排二氧化碳3930万吨、二氧化硫9.9万吨、氮氧化物10.5万吨,环保效益显著。截至2021年6月底,通过特高压直流雁门关换流站外送电量已经超过910亿千瓦时,预计年底前将突破千亿千瓦时,在更大范围内实现资源优化配置。
近年来,山西省新能源持续快速发展,在能源结构的比重逐步增大。截至2020年底,山西电网新能源装机总量达到3282.7万千瓦,占全省装机容量的31.6%。今年第一季度新能源发电量达到174.73亿千瓦时,同比增长93.8%,新能源利用率达到95.96%。今年4月16日,全省新能源出力达到2110.7万千瓦,首次突破2000万千瓦,占当时全网发电出力的63.4%,其中风电出力1282.7万千瓦,再创历史新高。
山西是全国唯一全省域、全方位、系统性的国家资源型经济转型综合配套改革试验区,是能源革命综合改革试点省份。数据显示,山西省风能资源丰富,风电技术可开发量达2814万千瓦。另外,大同、阳泉、晋中和芮城四个光伏领跑基地已全部建成投运。为应对新能源大规模接入给电网带来的挑战,省电力公司认真贯彻落实国家能源战略和新能源优先消纳政策,不断强化新能源优先调度管理,提高功率预测精度和纳入电力平衡能力,加快建设山西北部风、光资源集中区域的配套电网,大幅提高山西电网接纳风电的能力。
“我们通过强化网源协调管理,深度挖掘火电机组调峰潜力,优化火电水电开机方式,实施电网检修与大风期错避峰,提升电网动态平衡调节能力,最大限度的消纳新能源发电,为生态文明建设、助力‘碳达峰、碳中和’目标,构建新发展格局做出山西贡献。”公司相关负责人说。
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