当你走进共和县切吉乡,映入眼前的是上千座飞机翅膀般的风力发电机一排排布局在辽阔的草原上,借风旋转昼夜发电,成为切吉草原上现代科技的壮观和亮丽的风景线。
海南州共和县是我省新能源开发的重要区域,“十二五”期间,除了全力布局光伏产业之外,风电建设也是风生水起。经过五年发展,共和县境内的风电资源开发已经初具规模,成为我省能源发展结构调整的一个新亮点。
海南州的风电项目主要分布在共和县西部的切吉乡,与海西州茶卡镇相连,这里满目荒凉,却是风电开发的资源宝库。2012 年 12 月,共和切吉风电场一期 4.95万千瓦风电场首台机组投产发电。荒漠草原,风机林立,叶轮转动,电流滚滚。昔日高原大风口,今日变成了新能源开发的聚宝盆。
切吉滩风力发电机
(照片由海南州发改委提供)
升压站是风电场的重要组成部分,具有汇集风机电流、升压电能等功能。将风电电压等级由 35 千伏开至 330 千伏,通过输电线路送至塔拉 750 千伏变电站。并网输送至海南州 750 千伏塔拉变电站,最终进入日常的生产生活。在共和盆地的风电场,正在建设两个这样的升压站。按照总体规划,到“十四五”末,规划在切吉风电园区建成 605 万千瓦风电项目,至 2022 年已建有风机 1584 台,装机容量为 4414.5 兆瓦的风能项目,其中实现并网发电 4114.5 兆瓦。为了达到预期目标,承建单位加快了建设的速度。
在共和县切吉风电项目升压站高压室,我们看见工人们正在进行最后的调试工作。每一个这样的机柜专业术语里叫作开关,每一个开关聚集着 8 到 10 台风机的发电量,调试工作完成后,75 台风机就可以实现并网发电。
海南州是我省的电力资源大州,拥有多家水电站。顺应国家能源发展结构调整的政策,海南州分别在共和县塔拉滩、切吉乡规划了光伏产业基地和风电产业基地。黄河水电公司因在海南州拥有龙羊峡、拉西瓦等多家水电站,具有发展水光互补、风光互补电站的优势。
黄河水电公司海南新能源发电部维护中心副主任李炜明说:“这里风资源比较好,所以适合发电。风刮过来以后,驱动叶片进行旋转,先把风能转化为机械能,然后把机械能再转化为电能。虽然它的叶片转得慢,但是它在内部进行增速,增速后大概达到 1200 转到 1800 转。只要风速达到 3 米/秒就会自动启动,就可以进行发电。”
风电作为清洁能源,对能源结构调整意义重大。截至 2022 年,切吉风电园区装机已达 4414.5 兆瓦,节约标煤 247.212 万吨,减少二氧化碳 750.465 万吨。
和光伏一样,风电虽然后期收益快,但前期投资大,日常运维要求也比较高。为保证这些分散排布的风机正常运行,风电场巡检员每两个月都会进行一次常规检查。
黄河水电公司共和风电场辅助运检员杨天礼说:“我们巡视一号风机主要查看风机的电气参数,巡视结果温度正常,冷却系统正常,端子紧固,风机适合发电。”
除了运检员实地巡查外,共和风电场中央控制室的监控数据实时滚动,运维人员实时观测每台风机的工作状况。
共和风电项目将采用塔拉滩水、光互补的经验,下一步有效推进风、光、水互补,全面解决风力发电的稳定性问题。在国内,风电开发技术已非常成熟,建设者对共和今后的风电资源开发非常看好。
海南州共和县茶卡风电场代理值班班长付兴华说:“比如,我们的 5 号机现在正在发电,我们可以监视到它的功率、实时风速,还有风机的转速、发电量的统计以及风机的利用率。假如风机有了故障,我们可以从这里监控到,然后及时地去处理。”
共和县切吉乡平均海拔 3200 米,干燥少雨,常年伴有大风天气,年平均风速达3.5 米/秒,对风电开发而言,气象灾害少,综合条件好。根据《青海省风电场选址报告》,共和风电场项目被纳入我省优先开发的 10 个风电场之一。截至 2022 年,共和县将建成 2500 兆瓦的风电基地。
海南州发改委能源科副科长吕占春说:“风电目前已成为优化能源结构、推动能源产业一个新的亮点,下一步要把风能作为新能源产业的一个重要部分来抓,力争使风能利用走在全省的前列。”
总台央视新闻频道推出的《沿着高速看中国》大型直播特别节目聚焦青海共和县光伏电站和光热电站群,并用大量的航拍镜头和实地采访展示了青海共和 50 兆瓦塔式光热电站的震撼之美。节目中,节目组沿着乌玛高速来到青海柴达木盆地的南端——位于黄河上游的共和盆地,将镜头对准位于这里的全球最大的集中式光伏电站群,展现光伏项目的宏伟壮观。
共和县海拔近 3000 米,人迹罕至,近年来,国家大力发展新能源,在这片昔日荒滩上建起了光伏基地,规划占地总面积从 2012 年的 77.9 平方公里增加到了 609.6平方公里,成为全球最大的集中发电光伏电站群之一,在这片茫茫戈壁上,绵延数里的光伏板像是一片蓝色的海洋,蔚为壮观。
中电建青海共和 50 兆瓦光热发电项目就位于海南州太阳能生态园区内,由30016 面定日镜组成的蓝色“太阳”,在镜头下展现出了极具科技感的震撼之美。
该项目由水电顾问公司控股,中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、水电水利规划设计总院、中国电建集团甘肃能源投资有限公司参股共同组建的共和西北水电光热发电有限公司负责投资开发建设。项目采用设计、采购、施工(EPC)总承包管理模式,EPC总承包单位为西北院。
项目于 2018 年 5 月 6 日正式开工建设,2019 年 9 月 19 日实现一次并网成功,成为全国第四家实现并网发电的光热示范项目,也是第一家在 2017 年后开始筹建并实现并网发电的项目。2021 年 4 月 22 日项目顺利通过国家示范性项目验收。2021年 5 月 7 日,全天上网电量达 53.9 万千瓦时,创下投运以来最高纪录。
项目场址距县城约 12 公里,平均海拔 2880 米,占地面积约 2.1 平方公里,设计总装机规模为 50 兆瓦,采用塔式聚光太阳能热发电直接空冷机组,配 1 座太阳能集热塔及定日镜场,采用 30016 面定日镜,并配套建设保证汽轮发电机组额定功率满发约 6 小时的熔盐储热系统,通过一回 110 千伏架空线路接入思明变 330 千伏升压汇集站,送出线路约 11 公里。电站建成后运行期内年均发电量为 15692.4 万千瓦时,年利用小时数 3138 小时。
本项目主要利用太阳能资源发电,是最清洁和环保的能源之一,光热发电项目集发电与储能为一身,是可代替化石能源电站做基础负荷和调峰负荷的绿色电源,光热电站的成功投运减少了化石燃料向大气中的污染物排放。
根据计算,本项目装机容量 50 兆瓦,运行期年平均发电量为 15692.4 万千瓦时。若按照火电煤耗(标准煤)318 克/千瓦时,建设投运每年可节约标煤 5.12 万吨,相应每年可减少二氧化碳排放约 15.4 万吨,减少一氧化碳排放约 13.5 吨,减少二氧化氮排放约 591.4 吨,减少烟尘排放 692.2 吨,对减轻环境污染有较大的促进作用。
在项目清洁环保的优势背后,是整个投资设计建设运营团队的高质量把控与高水平管理。由于光热发电项目是一种全新的新能源发电项目,技术含量高,不同于传统的风电和光伏项目,具有设备多、复杂、制造周期长、性能要求高的特点,设备涉及电力、机械、化工等多个行业,多数设备需要在高温、高压或腐蚀条件下运行,非标设备多,进口的设备、材料多。
从可行性研究、前期批复文件的办理,到汽轮机选型、储换热系统设计、集热吸热系统的方案选择、技术合作等,设计、建设工作都相对复杂。通过该项目的成功实施,中国电建自主投资、自行设计,通过自主研发、引进吸收,打通了从集热系统设计到常规岛发电设计全系统、全过程的设计环节,通过项目的建设、运行带动了中国电建在光热行业标准制定、装备制造等方面的共同发展。
2019 年 7 月 10 日,在第六届中国国际光热大会上,共和光热发电项目获得中国光热发电示范项目推动奖。共和光热项目的成功建设,有力地推动和促进了国内光热产业的发展,在行业内起到了很好的示范引领作用,有利于推动我国自主知识产权的技术体系的形成,有利于促进光热发电装备国产化水平进一步提升,对推动能源革命、促进能源安全、调整能源结构、改善生态环境等起到一定的积极作用。
水电顾问公司将以共和光热发电项目的投资建设运营为平台,进一步总结、积累太阳能热发电领域的经验,优化运营策略,大力培养技术人才。以电站中的各类自动控制设备为硬件基础,以三维数字模型为软件基础,探索光热电站数字化运维模式,最终实现电站运维智能化,为更多光热项目的建设和运营提供经验和借鉴,为光热发电技术在全球更大范围的应用提供助力,不断探索优化产业结构和能源结构的技术方法,为国家实现“2030 年碳达峰”和“2060 年碳中和”目标作出新的更大贡献。