汩汩綠電，點亮能源轉型之光

西藏首個百萬千瓦級水電站投產發(fā)電，國內首艘2000噸級海上風電安裝平臺出塢下水，國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)開啟整年度戶外實證……今年以來，一批可再生能源項目建設，如火如荼地展開。

可再生能源是指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能等非化石能源，是清潔能源。黨的十八大以來，我國可再生能源實現(xiàn)跨越式發(fā)展，裝機規(guī)模穩(wěn)居世界第一，發(fā)電量占比穩(wěn)步提升，能源結構調整和減碳效果逐步顯現(xiàn)。

從沙漠戈壁到蔚藍大海，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。通過風力發(fā)電、水力發(fā)電和光伏發(fā)電等技術手段，可再生能源轉化為汩汩綠色電能(簡稱“綠電”)，點亮中國能源轉型之光。據悉，“十四五”時期，我國可再生能源發(fā)電量增量在全社會用電量增量中的占比將超過50%，風電和太陽能發(fā)電量將實現(xiàn)翻倍。

智慧大壩“領跑”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，熱風夾帶著水霧緩緩升騰，國家“西電東送”接續(xù)基地的先導工程——蘇洼龍水電站就坐落于此。

作為西藏首座裝機超百萬千瓦級的水電站，蘇洼龍水電站由華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司(以下簡稱“華電金上公司”)開發(fā)建設，共安裝4臺30萬千瓦機組。截至目前，3號、4號機組已順利投產發(fā)電。

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

“制作”好這個“三明治”絕非易事。為滿足結構安全和防滲水需求，大壩每個分區(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，建設項目部為200余輛運輸車裝上了北斗定位系統(tǒng)。每輛車上裝的是哪種石料、應該運送到哪個區(qū)域，工程技術人員一目了然。

“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理唐茂剛對記者說，一旦測壓管、測縫計等儀器感知到大壩有任何“頭疼腦熱”，項目管理人員可立即知曉，并采取相應措施。“如同‘神經中樞’一樣，這個系統(tǒng)會時刻告知我們大壩的‘身體狀態(tài)’。”

除了肉眼可見的雄偉大壩，更多工程設備則藏在廠房之中。在參建各方的共同努力下，已投產的兩臺發(fā)電機組均實現(xiàn)了一次啟動成功、一次并網成功、一次試運行成功。

2021年6月11日，正值主廠房進行4號發(fā)電機組安裝的關鍵環(huán)節(jié)——機組盤車。第一次盤車后，水導軸承絕對振擺測值為0.26毫米，已在規(guī)范標準0.35毫米以下。

“但是，機組在高速運轉下，精度對性能影響巨大。”發(fā)電機總裝負責人王玥海回憶說，為確保機組長期安全穩(wěn)定運行，裝機團隊決定繼續(xù)調整振擺參數(shù)，爭取達到更低值。

“0.22毫米，調”“0.15毫米，繼續(xù)調”“0.1毫米，再調”……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，終于達到理想效果。“0.05毫米，我們成功了!”廠房內響起一陣歡呼。

“現(xiàn)在，我們發(fā)電機組的振擺參數(shù)，達到了國內同類型機組安裝的領先水平。在額定轉速下，機組能做到穩(wěn)如泰山。”王玥海介紹，水電站已投產的兩臺機組正滿負荷運行，每天可產生1440萬千瓦時的電力，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。華電金上公司結合項目建設，面向當?shù)厝罕姡_設定向招生、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)在每個月都能領到上萬元的工資。”“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開發(fā)的背后，是中國水電從奮起直追到超越領先的經驗支撐。

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，調峰能力強，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臺單機容量100萬千瓦水輪發(fā)電機組，更是世界上單機容量最大的水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)了100%國產化，具有100%自主知識產權。“百萬千瓦水輪發(fā)電機組的研發(fā)應用，使我國水電裝備制造實現(xiàn)了從‘跟跑者’到‘并跑者’，再到‘領跑者’的角色轉變。”白鶴灘工程建設部副主任涂陽文說。

“近幾年，中國的水電項目在改善民生與保護環(huán)境等方面都產生了積極影響，我相信，中國水電也將在創(chuàng)新方面繼續(xù)引領世界標準。”國際大壩委員會(ICOLD)主席邁克爾·羅杰斯稱贊道。

海上風電 向海“爭風”

風電是當今發(fā)展最快的綠色電能之一。與陸地風電不同，海上風電更少受土地占用、噪聲污染等因素制約。向海“爭風”，正成為我國東部沿海地區(qū)綠色低碳發(fā)展的“藍色動力”。

根據《2021年中國海洋經濟統(tǒng)計公報》數(shù)據顯示，2021年全國海上風電新增并網容量1690萬千瓦，同比增長4.5倍，累計容量躍居世界第一。

向海“爭風”，離不開海洋高端裝備研發(fā)能力的快速提升。

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

因此，“白鶴灘”號的問世，對于破解這一系列難題具有重要意義。

今年6月29日，由中國三峽集團投資建造的國內首艘2000噸級海上風電安裝平臺——“白鶴灘”號在廣東省廣州市順利出塢下水。據了解，其甲板面積為4200平方米，足有10個籃球場大，這為施工作業(yè)提供了廣闊空間。

三峽物資招標公司船機項目部的王鵬告訴記者：“‘白鶴灘’號擁有的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70米。”此外，“白鶴灘”號配有2000噸級繞樁式起重機，能滿足10兆瓦及以上大容量風機一體化安裝需求，在施工窗口期，也擁有更高的作業(yè)效率。

在“白鶴灘”號身上，建設者們付出了諸多心血。

2021年7月，“白鶴灘”號開始建造前，王鵬挑起了項目負責人的重任。“技術規(guī)格書足有上百頁，涉及結構、艙室、機械、空調通風等多個專業(yè)，那陣子，甚至連吃飯、睡覺，我都在心里琢磨這些。”回想起當時的情景，王鵬不無感慨。

工作任務重、學習時間少，為了盡快掌握專業(yè)知識，王鵬每晚都會在辦公室看技術資料、啃建造方針、學法律法規(guī)。漸漸地，無論是船舶建造工藝，還是船舶設備性能，邊學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’。”由于缺乏海上風電安裝平臺的管理經驗，王鵬四處拜訪上下游企業(yè)，深入了解市場行情。經過一年多的努力，他帶領團隊制定出與“白鶴灘”號相匹配的管理模式，為其交付運營做足了準備。

有了性能更優(yōu)的安裝設備，如何進一步提高捕“風”效率，轉換為更多的綠電?

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

“目前來看，產業(yè)園發(fā)展良好，東方風電、金風科技、中國中車等多家龍頭企業(yè)相繼入園。”福建三峽海上風電產業(yè)園相關負責人劉建平說，園區(qū)已形成集技術研發(fā)、設備制造、檢測認證、建設安裝、運行維護為一體的世界級海上風電產業(yè)集群。

國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(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，要積極推進東南部沿海地區(qū)海上風電集群化開發(fā)。與此同時，多地也錨定“藍海”，海上風電“高質量躍升發(fā)展”的主題逐漸明確，今后，國產化將是助推高質量發(fā)展的重要抓手。

光伏性能 戶外實證

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

近年來，中國光伏技術取得巨大進步，光伏組件等關鍵設備的實驗室研究水平不斷提升。與此同時，設備戶外運行的系統(tǒng)性研究仍很欠缺，許多已建成的光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際運行性能，尚未得到科學有效評估。

“實驗室中的結果再好，產品的實效還是要拿到實際使用中來看，只有做好戶外實證研究，才能掌握光伏產品的真實運行情況。”國家電投(國家電力投資集團有限公司的簡稱)光伏創(chuàng)新中心副總經理龐秀嵐表示。

一片片光伏發(fā)電板匯成“藍海”，在陽光下熠熠生輝;40余米高的監(jiān)測塔猶如“海中燈塔”，傲立其間，指引航程……9月14日，在黑龍江省大慶市，國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)形成了一道亮麗的風景線。

記者了解到，該平臺是全國首個新能源戶外實證實驗平臺，由國家電投集團黃河公司建設管理，設立了光伏組件、逆變器、支架、儲能產品等4個產品及2個系統(tǒng)的實證實驗區(qū)。今年1月1日，平臺正式開啟了首期161種實證方案的整年度戶外實證。

為何會選址大慶?“大慶地處高緯度、寒溫帶，太陽能資源富集，且地勢平坦，具備在同等條件下，規(guī)模化連續(xù)開展戶外實證的優(yōu)勢。”國家電投光伏創(chuàng)新中心光儲數(shù)字信息中心主任崇鋒解釋說，此外，平臺所在區(qū)域的地表環(huán)境多樣，有利于開展多種復合應用場景的戶外實證。

在建設過程中，項目團隊采取了一系列創(chuàng)新舉措，采用“光伏+草原”的開發(fā)模式就是個例子。崇鋒介紹，針對項目周邊存有的大片鹽堿化草原，團隊專門進行了生態(tài)修復研究，預留出草原生態(tài)修復與復合生產的空間。“打造集科研、觀光、科普于一體的‘光伏+’實證實驗平臺，提高了鹽堿化草原的經濟產出。”

“戶外光照強度、土壤乃至地表水的酸堿度等，都會對光伏產品的性能造成影響。”龐秀嵐告訴記者，為保障所有被測試設備的實驗條件一致，平臺安裝了涵蓋資源、環(huán)境、電性能等7大類共19種在線測試設備，實現(xiàn)全要素、全過程數(shù)據實時采集和分析。

“平臺形成了很好的數(shù)據庫，這將為相關企業(yè)和科研院校開展科技研究，提供公共數(shù)據服務。”在中國科學院院士楊德仁看來，對光伏、儲能關鍵設備進行戶外實證研究，能為國家制定產業(yè)政策和技術標準提供科學依據，為全球新能源行業(yè)發(fā)展貢獻中國智慧、中國方案和中國標準。

國家能源局發(fā)布的數(shù)據顯示，2022年上半年，光伏發(fā)電新增并網容量3087.8萬千瓦，截至2022年6月底，光伏發(fā)電累計并網容量33620.4萬千瓦。

中國工程院院士湯廣福表示，當前，中國能源轉型仍面臨巨大挑戰(zhàn)，在智慧能源系統(tǒng)等領域，有待大量的技術突破。

近日，國務院辦公廳轉發(fā)國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于促進新時代新能源高質量發(fā)展的實施方案》(以下簡稱《實施方案》)，旨在錨定到2030年我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上的目標，加快構建安全高效的能源體系。

圍繞新能源發(fā)展的難點堵點問題，《實施方案》在創(chuàng)新新能源開發(fā)利用模式、深化新能源領域“放管服”改革、完善支持新能源發(fā)展的財政金融政策等7個方面，提出了21項具體舉措。

國家能源局有關負責人表示，下一步，將會同有關部門制定《實施方案》的任務分工方案，進一步細化各項政策措施，并指導各地和有關方面認真貫徹落實，確保《實施方案》落地見效，在確保能源安全供應的前提下，持續(xù)推動新能源實現(xiàn)高質量發(fā)展，推動我國從能源大國向能源強國不斷邁進。