“张北的风点亮北京的灯”背后的一组“公式”

张北草原深处，风光“捕手”们正张开怀抱——巨大的风机缓缓转动，一排排光伏板整齐划一。

这里的风与光转化成澎湃绿电，经铁塔银线抵达千家万户，将“张北的风点亮北京的灯”变成了现实，曾经助力北京冬奥会场馆实现奥运史上首次100%清洁能源供电。

(资料图)

风电、光伏发电具有波动性、间歇性的特征。源源不断的绿色电能如何互补调节、并网消纳？

2021年，国家电网公司发布新型电力系统行动方案，将张家口作为新型电力系统地区级示范区。在示范区内的国家风光储输示范工程用一组“公式”——“风光互补+储能+调相机”给出了有力的答案。

张北新能源资源禀赋优越。张北所在的张家口地区是我国华北地区风能和太阳能资源最丰富的地区之一，风能资源可开发量4000万千瓦以上，太阳能发电可开发量3000万千瓦以上。

风、光具有波动性和随机性。白天有日照，光伏板源源不断地把光能转化为电能；夜晚风大，风机发出更多电能。

时间上的交替，为风光互补打下基础。每到傍晚，国家风光储输示范工程的控制中心可视化界面就会显示：光伏发电曲线下行，风力发电曲线上升。风光实现互补，输出波动减小。但考虑到云层遮蔽、风力减小等因素的影响，风电、光伏发电作为“源头活水”，要更稳定地进入电网，仍然需要更多助力。

这时候，储能出现了。储能——作为“公式”中的要素，在新能源的“可控受控”中发挥重要作用。

“储能设备就是存储电能的设备，响应速度快。它能够配合风、光电源在源端让新能源发电出力可控受控。”冀北张家口风光储输新能源有限公司储能专责史学伟介绍，“我们在国家风光储输示范工程中研究储能与风、光电源的联合运行技术。”

该工程规划建设70兆瓦储能项目。其中，一期建设20兆瓦，着重于储能在新能源场站级的应用。

在一期项目应用成果的基础上，二期项目稳步推进——目前已建设33兆瓦储能容量，着重研究不同储能方式的应用成效。围绕新型能源体系建设，各式新型储能技术正在这里开展着实证实验和应用落地。

国家风光储输示范工程对风电、光伏、储能系统开展联合调度，实现了风储联合、光储联合和风光储联合等7种发电运行“组合拳”的自动组态、智能优化和平滑切换，实现了新能源的友好接入和源网协调。

值得一提的是，“通过电化学储能模拟火电的同步发电机组运行特性，让新能源电站具备火电发电机组‘纪律性强’的性能，能够主动支撑电网稳定运行。”史学伟介绍。

2017年12月27日以来，国家风光储输示范工程已经建成全球首个具备虚拟同步机功能的新能源电站。目前，示范工程实现对多种类型电池的统一监控，实现平滑出力、跟踪计划、削峰填谷、系统调频四大功能，使风电、光伏发电的出力特性达到或接近常规电源。

在储能之外，“新能源+调相机”的应用，也是符合公式的一个巧妙“加法”。

在示范工程的一座厂房内，“大块头”的机器发出轰鸣声，两台50兆乏的调相机正在运行。

“调相机可提高新能源场站的抗故障能力，有效解决新能源送出问题。”冀北张家口风光储输新能源有限公司监控运行中心员工刘宏勇介绍道。

在电网中，由电源供给负载的电功率分为有功功率和无功功率。如果把有功功率比作船只前行的动力，那么无功功率就相当于水的浮力。一艘船如果想要正常运转，就要同时具有动力和浮力。调相机就相当于在为电网运行提供浮力。

在电源侧，调相机就相当于新能源送出的“稳压器”，为新能源并网提供支撑。

2022年12月7日，国家风光储输示范工程2×50兆乏调相机完成“倒送电”里程碑节点计划，12月29日实现并网调试。

“项目的建成投运，不仅可以为示范电站提供足够的短路容量支撑，而且在服务张雄特高压稳定运行方面也具有显著的作用。”冀北张家口风光储输新能源有限公司生产技术部赵洲说。

“风光互补+储能+调相机”模式是破解大规模可再生能源接入电网技术难题的具体实践，也是助力打造传统电网向新型电力系统和能源互联网升级的缩影。

在国家风光储输示范基地，包括调相机在内的多种技术调节手段让新能源变得越来越可靠。如今，这一示范工程已成为我国新能源发展领域的一张国家级“金名片”，也正创造着更大、更多、更好的试验示范价值。

今年1月，国家风光储输示范工程发电量同比增长%。今年第一季度，该示范工程发电量达到亿千瓦时。

又是一年好风光，京畿大地的绿电持续给人们带来更多期待。阵阵夏风带着新绿向北吹去，清洁电能沿着银线一路南下。

拥抱未来，新的征程已经开启。