張北草原深處，風光“捕手”們正張開懷抱——巨大的風機緩緩轉動，一排排光伏板整齊劃一。

這里的風與光轉化成澎湃綠電，經(jīng)鐵塔銀線抵達千家萬戶，將“張北的風點亮北京的燈”變成了現(xiàn)實，曾經(jīng)助力北京冬奧會場館實現(xiàn)奧運史上首次100%清潔能源供電。

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風電、光伏發(fā)電具有波動性、間歇性的特征。源源不斷的綠色電能如何互補調節(jié)、并網(wǎng)消納？

2021年，國家電網(wǎng)公司發(fā)布新型電力系統(tǒng)行動方案，將張家口作為新型電力系統(tǒng)地區(qū)級示范區(qū)。在示范區(qū)內(nèi)的國家風光儲輸示范工程用一組“公式”——“風光互補+儲能+調相機”給出了有力的答案。

張北新能源資源稟賦優(yōu)越。張北所在的張家口地區(qū)是我國華北地區(qū)風能和太陽能資源最豐富的地區(qū)之一，風能資源可開發(fā)量4000萬千瓦以上，太陽能發(fā)電可開發(fā)量3000萬千瓦以上。

風、光具有波動性和隨機性。白天有日照，光伏板源源不斷地把光能轉化為電能；夜晚風大，風機發(fā)出更多電能。

時間上的交替，為風光互補打下基礎。每到傍晚，國家風光儲輸示范工程的控制中心可視化界面就會顯示：光伏發(fā)電曲線下行，風力發(fā)電曲線上升。風光實現(xiàn)互補，輸出波動減小。但考慮到云層遮蔽、風力減小等因素的影響，風電、光伏發(fā)電作為“源頭活水”，要更穩(wěn)定地進入電網(wǎng)，仍然需要更多助力。

這時候，儲能出現(xiàn)了。儲能——作為“公式”中的要素，在新能源的“可控受控”中發(fā)揮重要作用。

“儲能設備就是存儲電能的設備，響應速度快。它能夠配合風、光電源在源端讓新能源發(fā)電出力可控受控。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司儲能專責史學偉介紹，“我們在國家風光儲輸示范工程中研究儲能與風、光電源的聯(lián)合運行技術。”

該工程規(guī)劃建設70兆瓦儲能項目。其中，一期建設20兆瓦，著重于儲能在新能源場站級的應用。

在一期項目應用成果的基礎上，二期項目穩(wěn)步推進——目前已建設33兆瓦儲能容量，著重研究不同儲能方式的應用成效。圍繞新型能源體系建設，各式新型儲能技術正在這里開展著實證實驗和應用落地。

國家風光儲輸示范工程對風電、光伏、儲能系統(tǒng)開展聯(lián)合調度，實現(xiàn)了風儲聯(lián)合、光儲聯(lián)合和風光儲聯(lián)合等7種發(fā)電運行“組合拳”的自動組態(tài)、智能優(yōu)化和平滑切換，實現(xiàn)了新能源的友好接入和源網(wǎng)協(xié)調。

值得一提的是，“通過電化學儲能模擬火電的同步發(fā)電機組運行特性，讓新能源電站具備火電發(fā)電機組‘紀律性強’的性能，能夠主動支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運行。”史學偉介紹。

2017年12月27日以來，國家風光儲輸示范工程已經(jīng)建成全球首個具備虛擬同步機功能的新能源電站。目前，示范工程實現(xiàn)對多種類型電池的統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)平滑出力、跟蹤計劃、削峰填谷、系統(tǒng)調頻四大功能，使風電、光伏發(fā)電的出力特性達到或接近常規(guī)電源。

在儲能之外，“新能源+調相機”的應用，也是符合公式的一個巧妙“加法”。

在示范工程的一座廠房內(nèi)，“大塊頭”的機器發(fā)出轟鳴聲，兩臺50兆乏的調相機正在運行。

“調相機可提高新能源場站的抗故障能力，有效解決新能源送出問題。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司監(jiān)控運行中心員工劉宏勇介紹道。

在電網(wǎng)中，由電源供給負載的電功率分為有功功率和無功功率。如果把有功功率比作船只前行的動力，那么無功功率就相當于水的浮力。一艘船如果想要正常運轉，就要同時具有動力和浮力。調相機就相當于在為電網(wǎng)運行提供浮力。

在電源側，調相機就相當于新能源送出的“穩(wěn)壓器”，為新能源并網(wǎng)提供支撐。

2022年12月7日，國家風光儲輸示范工程2×50兆乏調相機完成“倒送電”里程碑節(jié)點計劃，12月29日實現(xiàn)并網(wǎng)調試。

“項目的建成投運，不僅可以為示范電站提供足夠的短路容量支撐，而且在服務張雄特高壓穩(wěn)定運行方面也具有顯著的作用。”冀北張家口風光儲輸新能源有限公司生產(chǎn)技術部趙洲說。

“風光互補+儲能+調相機”模式是破解大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)技術難題的具體實踐，也是助力打造傳統(tǒng)電網(wǎng)向新型電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)升級的縮影。

在國家風光儲輸示范基地，包括調相機在內(nèi)的多種技術調節(jié)手段讓新能源變得越來越可靠。如今，這一示范工程已成為我國新能源發(fā)展領域的一張國家級“金名片”，也正創(chuàng)造著更大、更多、更好的試驗示范價值。

今年1月，國家風光儲輸示范工程發(fā)電量同比增長54.66%。今年第一季度，該示范工程發(fā)電量達到3.92億千瓦時。

又是一年好風光，京畿大地的綠電持續(xù)給人們帶來更多期待。陣陣夏風帶著新綠向北吹去，清潔電能沿著銀線一路南下。

擁抱未來，新的征程已經(jīng)開啟。

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