汩汩綠電，點(diǎn)亮能源轉(zhuǎn)型之光

西藏首個(gè)百萬千瓦級(jí)水電站投產(chǎn)發(fā)電，國(guó)內(nèi)首艘2000噸級(jí)海上風(fēng)電安裝平臺(tái)出塢下水，國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)開啟整年度戶外實(shí)證……今年以來，一批可再生能源項(xiàng)目建設(shè)，如火如荼地展開。

可再生能源是指風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿确腔茉?，是清潔能源。黨的十八大以來，我國(guó)可再生能源實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)居世界第一，發(fā)電量占比穩(wěn)步提升，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和減碳效果逐步顯現(xiàn)。

從沙漠戈壁到蔚藍(lán)大海，從世界屋脊到廣袤平原，可再生能源發(fā)展展現(xiàn)出勃勃生機(jī)。通過風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電和光伏發(fā)電等技術(shù)手段，可再生能源轉(zhuǎn)化為汩汩綠色電能(簡(jiǎn)稱“綠電”)，點(diǎn)亮中國(guó)能源轉(zhuǎn)型之光。據(jù)悉，“十四五”時(shí)期，我國(guó)可再生能源發(fā)電量增量在全社會(huì)用電量增量中的占比將超過50%，風(fēng)電和太陽能發(fā)電量將實(shí)現(xiàn)翻倍。

智慧大壩“領(lǐng)跑”世界

9月12日，在西藏自治區(qū)芒康縣與四川省巴塘縣交界的金沙江上游處，陡峭河谷間，熱風(fēng)夾帶著水霧緩緩升騰，國(guó)家“西電東送”接續(xù)基地的先導(dǎo)工程——蘇洼龍水電站就坐落于此。

作為西藏首座裝機(jī)超百萬千瓦級(jí)的水電站，蘇洼龍水電站由華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“華電金上公司”)開發(fā)建設(shè)，共安裝4臺(tái)30萬千瓦機(jī)組。截至目前，3號(hào)、4號(hào)機(jī)組已順利投產(chǎn)發(fā)電。

“筑壩料源組成復(fù)雜，是我們遇到的最大困難之一。”蘇洼龍水電站設(shè)計(jì)副總工程師朱軍解釋說，水電站大壩由瀝青心墻、粗細(xì)過渡料區(qū)、堆石區(qū)等分區(qū)組成，就像一個(gè)配料豐富的“三明治”。

“制作”好這個(gè)“三明治”絕非易事。為滿足結(jié)構(gòu)安全和防滲水需求，大壩每個(gè)分區(qū)選用的土石料均不相同。例如，堆石區(qū)的石料不能大于1000毫米、過渡料不能大于80毫米、粗反濾料不能大于60毫米等。

海量的土石料，如何準(zhǔn)確選取?又如何保證能被送到指定位置?為解決這一問題，建設(shè)項(xiàng)目部為200余輛運(yùn)輸車裝上了北斗定位系統(tǒng)。每輛車上裝的是哪種石料、應(yīng)該運(yùn)送到哪個(gè)區(qū)域，工程技術(shù)人員一目了然。

“我們還引入了‘智慧大壩’控制系統(tǒng)，使大壩既‘聰明’、又‘健康’。”華電金上公司蘇洼龍分公司副總經(jīng)理唐茂剛對(duì)記者說，一旦測(cè)壓管、測(cè)縫計(jì)等儀器感知到大壩有任何“頭疼腦熱”，項(xiàng)目管理人員可立即知曉，并采取相應(yīng)措施。“如同‘神經(jīng)中樞’一樣，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)時(shí)刻告知我們大壩的‘身體狀態(tài)’。”

除了肉眼可見的雄偉大壩，更多工程設(shè)備則藏在廠房之中。在參建各方的共同努力下，已投產(chǎn)的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組均實(shí)現(xiàn)了一次啟動(dòng)成功、一次并網(wǎng)成功、一次試運(yùn)行成功。

2021年6月11日，正值主廠房進(jìn)行4號(hào)發(fā)電機(jī)組安裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——機(jī)組盤車。第一次盤車后，水導(dǎo)軸承絕對(duì)振擺測(cè)值為0.26毫米，已在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)0.35毫米以下。

“但是，機(jī)組在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，精度對(duì)性能影響巨大。”發(fā)電機(jī)總裝負(fù)責(zé)人王玥海回憶說，為確保機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，裝機(jī)團(tuán)隊(duì)決定繼續(xù)調(diào)整振擺參數(shù)，爭(zhēng)取達(dá)到更低值。

“0.22毫米，調(diào)”“0.15毫米，繼續(xù)調(diào)”“0.1毫米，再調(diào)”……通過繪制水平投影圖，不斷優(yōu)化軸線空間幾何狀態(tài)圖，各方密切聯(lián)系、分析推算，終于達(dá)到理想效果。“0.05毫米，我們成功了!”廠房?jī)?nèi)響起一陣歡呼。

“現(xiàn)在，我們發(fā)電機(jī)組的振擺參數(shù)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組安裝的領(lǐng)先水平。在額定轉(zhuǎn)速下，機(jī)組能做到穩(wěn)如泰山。”王玥海介紹，水電站已投產(chǎn)的兩臺(tái)機(jī)組正滿負(fù)荷運(yùn)行，每天可產(chǎn)生1440萬千瓦時(shí)的電力，滿足300萬戶家庭或1000棟大型寫字樓的用電需求。

水電惠藏，造福民生。華電金上公司結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)，面向當(dāng)?shù)厝罕?，開設(shè)定向招生、培養(yǎng)、安置的“三定”培養(yǎng)班。“就業(yè)有保障，生活有奔頭，我現(xiàn)在每個(gè)月都能領(lǐng)到上萬元的工資。”“三定”培養(yǎng)班畢業(yè)生、蘇洼龍分公司水情值班員昂旺卓瑪笑著說。

在蘇洼龍水電站成功建設(shè)開發(fā)的背后，是中國(guó)水電從奮起直追到超越領(lǐng)先的經(jīng)驗(yàn)支撐。

如今，溯金沙江而下，葛洲壩、三峽、烏東德、溪洛渡、向家壩與白鶴灘共6座水電站中，有5座躋身世界前十二大水電站榜單。6座水電站，發(fā)電總量大，調(diào)峰能力強(qiáng)，有效緩解了華中、華東地區(qū)及川、滇、粵等地的用電緊張局面。

其中，白鶴灘水電站16臺(tái)單機(jī)容量100萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，更是世界上單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了100%國(guó)產(chǎn)化，具有100%自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。“百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組的研發(fā)應(yīng)用，使我國(guó)水電裝備制造實(shí)現(xiàn)了從‘跟跑者’到‘并跑者’，再到‘領(lǐng)跑者’的角色轉(zhuǎn)變。”白鶴灘工程建設(shè)部副主任涂陽文說。

“近幾年，中國(guó)的水電項(xiàng)目在改善民生與保護(hù)環(huán)境等方面都產(chǎn)生了積極影響，我相信，中國(guó)水電也將在創(chuàng)新方面繼續(xù)引領(lǐng)世界標(biāo)準(zhǔn)。”國(guó)際大壩委員會(huì)(ICOLD)主席邁克爾·羅杰斯稱贊道。

海上風(fēng)電 向海“爭(zhēng)風(fēng)”

風(fēng)電是當(dāng)今發(fā)展最快的綠色電能之一。與陸地風(fēng)電不同，海上風(fēng)電更少受土地占用、噪聲污染等因素制約。向海“爭(zhēng)風(fēng)”，正成為我國(guó)東部沿海地區(qū)綠色低碳發(fā)展的“藍(lán)色動(dòng)力”。

根據(jù)《2021年中國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，2021年全國(guó)海上風(fēng)電新增并網(wǎng)容量1690萬千瓦，同比增長(zhǎng)4.5倍，累計(jì)容量躍居世界第一。

向海“爭(zhēng)風(fēng)”，離不開海洋高端裝備研發(fā)能力的快速提升。

受制于復(fù)雜多變的自然環(huán)境，海上風(fēng)電施工的年均作業(yè)窗口期，往往僅有100天至150天左右。同時(shí)，海底地質(zhì)條件也是變幻莫測(cè)，曾有人將海上風(fēng)電施工比喻為“在豆腐上插筷子”。

因此，“白鶴灘”號(hào)的問世，對(duì)于破解這一系列難題具有重要意義。

今年6月29日，由中國(guó)三峽集團(tuán)投資建造的國(guó)內(nèi)首艘2000噸級(jí)海上風(fēng)電安裝平臺(tái)——“白鶴灘”號(hào)在廣東省廣州市順利出塢下水。據(jù)了解，其甲板面積為4200平方米，足有10個(gè)籃球場(chǎng)大，這為施工作業(yè)提供了廣闊空間。

三峽物資招標(biāo)公司船機(jī)項(xiàng)目部的王鵬告訴記者：“‘白鶴灘’號(hào)擁有的4條120米高的三角形桁架式樁腿，可使船體牢牢‘站立’在海面上，最大作業(yè)水深可達(dá)70米。”此外，“白鶴灘”號(hào)配有2000噸級(jí)繞樁式起重機(jī)，能滿足10兆瓦及以上大容量風(fēng)機(jī)一體化安裝需求，在施工窗口期，也擁有更高的作業(yè)效率。

在“白鶴灘”號(hào)身上，建設(shè)者們付出了諸多心血。

2021年7月，“白鶴灘”號(hào)開始建造前，王鵬挑起了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的重任。“技術(shù)規(guī)格書足有上百頁，涉及結(jié)構(gòu)、艙室、機(jī)械、空調(diào)通風(fēng)等多個(gè)專業(yè)，那陣子，甚至連吃飯、睡覺，我都在心里琢磨這些。”回想起當(dāng)時(shí)的情景，王鵬不無感慨。

工作任務(wù)重、學(xué)習(xí)時(shí)間少，為了盡快掌握專業(yè)知識(shí)，王鵬每晚都會(huì)在辦公室看技術(shù)資料、啃建造方針、學(xué)法律法規(guī)。漸漸地，無論是船舶建造工藝，還是船舶設(shè)備性能，邊學(xué)邊干的他都能做到如數(shù)家珍。

“建造完成后，得盡快建立‘朋友圈’，找到‘好朋友’。”由于缺乏海上風(fēng)電安裝平臺(tái)的管理經(jīng)驗(yàn)，王鵬四處拜訪上下游企業(yè)，深入了解市場(chǎng)行情。經(jīng)過一年多的努力，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制定出與“白鶴灘”號(hào)相匹配的管理模式，為其交付運(yùn)營(yíng)做足了準(zhǔn)備。

有了性能更優(yōu)的安裝設(shè)備，如何進(jìn)一步提高捕“風(fēng)”效率，轉(zhuǎn)換為更多的綠電?

寬闊整潔的總裝基地廠房里，各種型號(hào)風(fēng)電機(jī)組配件整齊排列、整裝待發(fā)。福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園，是全國(guó)首個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園。2018年以來，我國(guó)自主研發(fā)的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組相繼在產(chǎn)業(yè)園下線。

“目前來看，產(chǎn)業(yè)園發(fā)展良好，東方風(fēng)電、金風(fēng)科技、中國(guó)中車等多家龍頭企業(yè)相繼入園。”福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園相關(guān)負(fù)責(zé)人劉建平說，園區(qū)已形成集技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造、檢測(cè)認(rèn)證、建設(shè)安裝、運(yùn)行維護(hù)為一體的世界級(jí)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群。

國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，提升東部地區(qū)能源低碳發(fā)展水平，要積極推進(jìn)東南部沿海地區(qū)海上風(fēng)電集群化開發(fā)。與此同時(shí)，多地也錨定“藍(lán)海”，海上風(fēng)電“高質(zhì)量躍升發(fā)展”的主題逐漸明確，今后，國(guó)產(chǎn)化將是助推高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。

光伏性能 戶外實(shí)證

光伏發(fā)電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱光伏，是指利用光伏電池的光生伏特效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。

近年來，中國(guó)光伏技術(shù)取得巨大進(jìn)步，光伏組件等關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室研究水平不斷提升。與此同時(shí)，設(shè)備戶外運(yùn)行的系統(tǒng)性研究仍很欠缺，許多已建成的光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能，尚未得到科學(xué)有效評(píng)估。

“實(shí)驗(yàn)室中的結(jié)果再好，產(chǎn)品的實(shí)效還是要拿到實(shí)際使用中來看，只有做好戶外實(shí)證研究，才能掌握光伏產(chǎn)品的真實(shí)運(yùn)行情況。”國(guó)家電投(國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司的簡(jiǎn)稱)光伏創(chuàng)新中心副總經(jīng)理龐秀嵐表示。

一片片光伏發(fā)電板匯成“藍(lán)海”，在陽光下熠熠生輝;40余米高的監(jiān)測(cè)塔猶如“海中燈塔”，傲立其間，指引航程……9月14日，在黑龍江省大慶市，國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)形成了一道亮麗的風(fēng)景線。

記者了解到，該平臺(tái)是全國(guó)首個(gè)新能源戶外實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由國(guó)家電投集團(tuán)黃河公司建設(shè)管理，設(shè)立了光伏組件、逆變器、支架、儲(chǔ)能產(chǎn)品等4個(gè)產(chǎn)品及2個(gè)系統(tǒng)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)。今年1月1日，平臺(tái)正式開啟了首期161種實(shí)證方案的整年度戶外實(shí)證。

為何會(huì)選址大慶?“大慶地處高緯度、寒溫帶，太陽能資源富集，且地勢(shì)平坦，具備在同等條件下，規(guī)?；B續(xù)開展戶外實(shí)證的優(yōu)勢(shì)。”國(guó)家電投光伏創(chuàng)新中心光儲(chǔ)數(shù)字信息中心主任崇鋒解釋說，此外，平臺(tái)所在區(qū)域的地表環(huán)境多樣，有利于開展多種復(fù)合應(yīng)用場(chǎng)景的戶外實(shí)證。

在建設(shè)過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采取了一系列創(chuàng)新舉措，采用“光伏+草原”的開發(fā)模式就是個(gè)例子。崇鋒介紹，針對(duì)項(xiàng)目周邊存有的大片鹽堿化草原，團(tuán)隊(duì)專門進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)研究，預(yù)留出草原生態(tài)修復(fù)與復(fù)合生產(chǎn)的空間。“打造集科研、觀光、科普于一體的‘光伏+’實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提高了鹽堿化草原的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。”

“戶外光照強(qiáng)度、土壤乃至地表水的酸堿度等，都會(huì)對(duì)光伏產(chǎn)品的性能造成影響。”龐秀嵐告訴記者，為保障所有被測(cè)試設(shè)備的實(shí)驗(yàn)條件一致，平臺(tái)安裝了涵蓋資源、環(huán)境、電性能等7大類共19種在線測(cè)試設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全要素、全過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析。

“平臺(tái)形成了很好的數(shù)據(jù)庫(kù)，這將為相關(guān)企業(yè)和科研院校開展科技研究，提供公共數(shù)據(jù)服務(wù)。”在中國(guó)科學(xué)院院士楊德仁看來，對(duì)光伏、儲(chǔ)能關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行戶外實(shí)證研究，能為國(guó)家制定產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)，為全球新能源行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧、中國(guó)方案和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年，光伏發(fā)電新增并網(wǎng)容量3087.8萬千瓦，截至2022年6月底，光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量33620.4萬千瓦。

中國(guó)工程院院士湯廣福表示，當(dāng)前，中國(guó)能源轉(zhuǎn)型仍面臨巨大挑戰(zhàn)，在智慧能源系統(tǒng)等領(lǐng)域，有待大量的技術(shù)突破。

近日，國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》(以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施方案》)，旨在錨定到2030年我國(guó)風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上的目標(biāo)，加快構(gòu)建安全高效的能源體系。

圍繞新能源發(fā)展的難點(diǎn)堵點(diǎn)問題，《實(shí)施方案》在創(chuàng)新新能源開發(fā)利用模式、深化新能源領(lǐng)域“放管服”改革、完善支持新能源發(fā)展的財(cái)政金融政策等7個(gè)方面，提出了21項(xiàng)具體舉措。

國(guó)家能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，下一步，將會(huì)同有關(guān)部門制定《實(shí)施方案》的任務(wù)分工方案，進(jìn)一步細(xì)化各項(xiàng)政策措施，并指導(dǎo)各地和有關(guān)方面認(rèn)真貫徹落實(shí)，確?！秾?shí)施方案》落地見效，在確保能源安全供應(yīng)的前提下，持續(xù)推動(dòng)新能源實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)從能源大國(guó)向能源強(qiáng)國(guó)不斷邁進(jìn)。