新疆天山北麓戈壁能源基地华电610万千瓦新能源项目风机集群。

 新疆天山北麓戈壁能源基地华电2×100万千瓦煤电机组。

 以上图片均为陈振摄

 新疆哈密三塘湖镇,一望无垠的戈壁上,数百台百米高的风机成排矗立,深色光伏板迎着日光连接成片,“漾”起粼粼光纹。

 这里,是我国首个“沙戈荒”新能源外送基地——新疆天山北麓戈壁能源基地,也是“疆电入渝”工程的配套电源项目,新能源装机占比超过70%。

 眼下,项目建设进入全容量并网发电的冲刺收官阶段。为什么要建设“沙戈荒”新能源基地?首个“沙戈荒”新能源外送基地为何落地哈密?记者进行了采访。

 聚焦绿色低碳

 项目采用“风光火热储一体化”模式协同运行

 “沙戈荒”,顾名思义就是指沙漠、戈壁和荒漠。这些地区,往往风能、太阳能等资源丰富,可利用的国土空间资源十分丰富。

 就拿新疆哈密来说。从土地资源看,哈密14.21万平方公里的土地上,戈壁面积9.46万平方公里,占全市总面积的66.57%,有大量未充分利用的土地资源,为新能源规模化开发提供了良好条件。

 从风光资源看,哈密地处风区,全年超8级以上的大风天数近200天;年日照时数达3100至3300小时,是全国日照最充裕的地区之一。

 当各类资源汇集至一处,拔地而起的“沙戈荒”新能源基地便打开了更多可能。

 2024年2月26日,总占地面积约1651平方公里的新疆天山北麓戈壁能源基地正式开工建设,基地总装机1420万千瓦。

 “项目采用‘风光火热储一体化’模式,多种能源和储能技术得以互相配合、协同运行。”新疆华电天山发电有限公司工程物资部主任刘永青解释,当其中一种能源受到天气等因素影响时,另一种能源可以部分弥补其出力不足,同时有火电和储能灵活调节,保障能源的持续稳定供应,实现新能源高比例外送。

 华电新疆发电有限公司总经理常家星介绍,华电牵头建设的810万千瓦项目建成后,每年可新增绿电142亿千瓦时,节约标煤427万吨,减少二氧化碳排放1172万吨,将有力促进新疆资源优势转换,推动能源清洁低碳转型。

 据介绍,新疆天山北麓戈壁能源基地全部机组投产发电后,每年将有360亿千瓦时绿电通过哈密—重庆±800千伏特高压工程直送川渝大地,昔日的“不毛之地”将变成“能源绿洲”。

 聚焦安全稳定

 建设安装构网型储能,确保电力系统安全稳定运行

 新疆天山北麓戈壁能源基地的一大特色,是建设安装了全国最大的“沙戈荒”构网型储能。

 为何需要储能?

 刘永青解释:“戈壁地区具有极端天气多、生态脆弱等特征,再加上新能源发电的间歇性、波动性特性,给电力系统安全稳定运行带来较大挑战。”

 何为构网型储能?

 过去的电网主要靠“火电厂”“水电厂”供电,它们的核心是“旋转的大轮子”——火电厂是“汽轮机带动发电机”,水电厂是“水轮机带动发电机”。这些轮子都很重,有很强的“缓冲能力”,能在发电和用电不匹配时,帮助电网稳住频率。但新能源电站没有这样的“重轮子”,所以需要装上“储水罐”——储能电池,发电多了存起来,发电少了放出来。

 “传统的储能更像‘临时水桶’,只能被动补缺,没法主动稳住电网节奏。而基地应用的构网型储能,相当于给储水罐装了一个能感知水压变化速度的智能泵,能主动模拟火电厂‘重轮子’的‘缓冲能力’,跟着波动速度调整出力,从‘被动补能’升级成‘主动稳网’。”刘永青说。

 以“沙戈荒”新能源基地建设为契机,华电正在进一步研究构网型储能的关键技术及应用,未来随着技术不断成熟,还将推广到更多的新能源基地。

 新能源更靠谱,煤电机组亦要提升灵活性。百余公里外,为“沙戈荒”新能源基地配套的华电2×100万千瓦煤电项目忙碌不停。

 “两台煤电机组定位是调峰电源,年发电量能够达到100亿千瓦时,为新能源规模化送出提供坚强的支撑保障。”新疆华电天山绿色能源有限公司总经理、党委副书记陆刚说,在保证安全稳定运行的条件下,机组最小发电功率能降至额定容量的20%,让煤电机组从稳定的发电主力转变为灵活的调节器。

 也就是说,新疆天山北麓戈壁能源基地可以做到在风电、光伏大发时,煤电机组能主动降低出力,为清洁能源让路;在风光发电不足时,煤电机组及时补位发电,保证外送通道始终有电可送。

 聚焦经济高效

 持续优化技术让发电更经济、输电更高效

 在基地采访,记者发现,经济高效,是基地建设、运行的关键词。

 “基地建设是一个复杂的系统工程,涉及发、输、变、配和用电等多个环节,我们努力通过设计优化和技术创新,不断提升电力生产、传输效率,切实降低各种损耗损失,为企业和群众提供更多低成本的电力供应。”新疆华电天山发电有限公司总经理杨金发说。

 ——智能调度,发电更经济。

 走进煤电项目一体化集控室,5米长的大屏上实时显示着每台设备的运行状态。“与一般煤电集控室不同,这里可同时控制、调度新能源和煤电两个项目。”新疆华电天山发电有限公司党委书记张明杰说,当电网发出用电需求时,系统可利用大模型,自动计算煤电、新能源发电的最优配比。

 据测算,系统应用后,预计可提升新能源消纳能力3%。

 ——升级技术,输电更高效。

 新疆天山北麓戈壁能源基地巴里坤2号站,光伏中压直流系统正在抓紧建设,200兆瓦的光伏将通过这条线路源源不断送出绿电。

 “现在的光伏板、风机等发电设备一般发的都是直流电,如果用常规发电系统,需要多做两道‘交直流转换’的工序,这个中压直流系统能‘直连’,减少了逆变和交流升压环节,降低线损、稳定性更高。”刘永青说。

 ——优化设计,用水更集约。

 在煤电项目现场,底部直径147米、高210米的超大型冷却塔拔地而起。

 “传统煤电机组,主机和辅机都各有专门的冷却塔,各自用水耗电,现在我们将其合并成一套,把所有需要降温的水汇总到一个冷却塔里,实现资源共享更节水。”陆刚说,冷却塔整合后,整个煤电机组每发一兆瓦时电只用水0.13立方米,节约用水超60%。

 “通过技术的持续优化升级,基地实现了更优的发电煤耗、更低的厂用电率、更高的主蒸汽压力,不仅为‘疆电入渝’提供了稳定的绿色电源,也能助力破解戈壁开发新能源的技术难题,为我国后续‘沙戈荒’新能源基地建设、新型电力系统构建提供了可复制、可推广的样本。”杨金发说。