风电“大基地”破题大力中广核新能源风电场

内蒙古兴安盟草原,辽阔壮丽,广袤无垠。这里是大兴安岭向松嫩平原的过渡地带。这里是一片典型的边疆少数民族聚居地区,少数民族人口占比近50%,除蒙古族外,满族、回族、朝鲜族、达斡尔族、鄂温克族等30多个少数民族汇聚于此,诉说着杭盖草原上的日新月异。

如今,这片多民族融合的土地在新中国民族区域自治政策的滋养下不断发展。在这片充满生机与活力的土地上,一排排风机矗立天际,巨大的叶片缓缓转动,源源不断的风能蓄势待发,将能量传递给千门万户。在这里,中广核与金风科技携手,共同书写了一段有关绿色能源与可持续发展传奇。

2023年12月10日,国家第一批以沙戈荒地区为重点的大型风电光伏基地项目之一——中国广核集团兴安盟300万千瓦风电项目全容量并网,年发电量超过100亿千瓦时,成为我国在运最大陆上风电基地。

2021年10月12日,国家主席习近平以视频方式出席在昆明举行的《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会并发表主旨讲话。在讲话中,习近平主席提出“中国将持续推进产业结构和能源结构调整,大力发展可再生能源,在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目。”

3个月后,国家发改委、国家能源局印发了《“十四五”现代能源体系规划》,明确提出“加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设,积极推进黄河上游、新疆、冀北等多能互补清洁能源基地建设。”

自此,中国风电发展进入“大基地驱动”的节奏中。

更大规模和体量的风电大基地,在驱动风电产业规模化发展的同时,也在产品、工程、运维等多个维度带来了更多的挑战。在践行碳中和的道路上,只有打破限制、挑战传统,才能实现风电的高质量发展。中广核与金风科技在兴安盟大基地上的实践,正积极推动着风电行业的持续进步。

破除消纳瓶颈

2022年1月30日,国家发改委、国家能源局印发《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》(以下简称《方案》)。

根据《方案》总结,“十四五”期间规划建成投产风光大基地总装机约200GW,其中外送150GW、本地自用50GW,外送比例达到75%。预计“十五五”期间规划建设风光基地总装机约255GW,其中外送约165GW、本地自用约90GW,外送比例约65%。

兴安盟是典型的“地广人稀”区域,用电量也因此较少。2023年,兴安盟全社会用电量为65.5亿千瓦时,而仅中广核兴安盟300万千瓦风电项目的年发电量就达到100亿千瓦时,绿电消纳成为了“幸福的烦恼”。为解决这一问题,上述风电项目是我国第一个通过直流800千伏特高压外送消纳的新能源项目,项目生产的绿色电力将通过扎鲁特—青州±800千伏特高压直流通道源源不断地送至能源消费大省山东。

除了充分利用在2017年就已经建成投产的扎鲁特—青州±800千伏特高压输电线路,兴安盟项目还配备我国新能源行业首台1000MVA/500kV三相一体主变压器,是首个500kV电压等级接入电力系统的陆上风电项目,以及第一个同时接收网调、省调多级调度的风电项目等。这些创新成果不仅提升了项目的运行效率和管理水平,更为我国新能源行业的发展树立了新的标杆。

不过,从首批风光大基地的经验来看,大基地的绿电消纳不能纯粹依赖特高压外送。除了全国特高压线路数量和输送能力的不足,大规模波动新能源给线路带来的扰动也是无法规避的挑战。因此在外送基础上同步探索其他绿电消纳路径,是新能源行业的关键需求。

2023年11月,金风科技与世界航运巨头A.P.穆勒-马士基签署了年产50万吨的长期绿色甲醇采购协议,用以支持马士基首批12艘大型甲醇双动力船舶实现低碳运营,预计2026年实现首产。

金风科技兴安盟风电耦合制50万吨绿色甲醇项目已经于2024年4月18日开工。该项目是全球首个大规模风电绿色甲醇项目,总占地超1800亩,全部建成投产后年产绿色甲醇50万吨。

在项目所在地缺乏高耗能产业的情况下,基于绿电开发绿氢、绿氨和绿色甲醇,成为金风科技给整个行业提供的绝佳案例。

进入2024年之后,绿氢行业鲜明地感受到高成本带来的巨大压力。作为绿氢成本的重要组成部分,电价高低至关重要。金风科技在兴安盟基地布局风电制绿氢和绿色甲醇,不仅是对新能源大基地消纳模式的创新,更是对绿氢进一步商业化的重要探索。

创新“保驾护航”

消纳并不是风电大基地要面对的唯一挑战。

作为中国风电龙头企业,金风科技对中广核兴安盟300万千瓦风电项目而言卓有贡献。在项目现场,701台风电机组巍然矗立,其中332台来自金风科技,占比高达47.36%。这332台风电机组包括307台GW155-4.5MW机组和25台GW136-4.8MW机组。

如此大规模的风机集中在一个项目中,如何实现更好地管理,让每一台风机都发挥出最大价值。是风电大基地需要套就的重要命题。

“项目选用的是当时技术最先进的风电机组,在风电场设计建设之初,就根据地形、风资源等条件定制化对机组改造升级,让其更好地发电运行。”该风电项目一期工程、中广核新能源润泽风电场场长张志辉表示,“整体来看,风机设备利用率基本可以超过99%,故障率非常低。”

除提供高可靠风电机组外,金风科技与中广核携手打造了兴安盟运维基地集控中心,作为项目的“智慧大脑”,实现了集控运行、生产管理、数据分析、状态预警、智慧运维五大功能。

集控中心通过金风科技自主开发的多种前沿技术和设备,如巡回检查监控平台、智能报表分析检索平台、可视化分析、设备健康管理系统、一次设备在线监测系统、缺陷数据AI算法识别等,辅以无人机运维等手段,助力兴安盟大基地项目高效运维。

由于兴安盟冬季温度长期处于零下30摄氏度左右,冬季风速常年在10m/s以上,极端风速可达40m/s,当地降雪期覆盖10月至次年4月,平均每天需4—5人铲雪近3小时,运维难度极大。

金风科技同样擅长解决极端天气下的风险问题。

金风团队利用机组数据监控提前规避故障停机风险、根据振动监测预警系统和叶片智能相机进行大部件巡检监控,增强智能调节。通过以上运维手段,与2022年同期相比,2023年冬季人工巡检次数降低了约77%,显著降低了人工巡检次数和运维成本,保障了项目稳定运行。

“十四五”及今后一段时期全球能源将加速向低碳、零碳方向演进,大力发展可再生能源已成为全球一致行动。2020年9月习近平总书记提出碳达峰碳中和目标,为可再生能源发展进一步指明了前进方向、提供了根本遵循,提出了新的更高要求。

新能源和可再生能源司副司长王大鹏就曾明确指出,大基地开发在技术方面,坚持创新驱动,高质量发展可再生能源。加大可再生能源技术创新攻关力度,补齐技术装备短板,加快培育新模式新业态,提高产业链现代化水平,提升供应链弹性韧性,持续巩固提升我国可再生能源产业国际竞争力。

金风科技在中广核兴安盟300万千瓦风电项目中的科技创新,无疑对风电大基地的设计、建设、运维以及未来的市场化交易都有着重要作用。在新技术的加持下,风电大基地会发挥出更高的经济效益。

强劲引擎

让风电大基地成为新能源开发新质生产力,不仅仅是更好的经济效益,也有独到的社会效益。

据了解,该项目通过建立风电装备制造创新示范产业园等手段,已解决当地1000余人就业问题,为当地居民提供了就业机会,促进了社会稳定。同时,金风科技与中广核在风电产业链上下游展开了广泛合作,共同推动了风电产业的集聚效应。金风科技结合风电项目在当地实现了主体设备本地化生产,并吸引了中材叶片等风电大部件企业落户,为风电项目的建设提供了本地化供货支持。

兴安盟大基地更在生态环保方面取得了卓越成效。

每年,该项目能够提供超过100亿千瓦时的清洁电能,这一发电量,可以满足超1046万中国人一年的生活用电;约相当于荷兰2023年全年总发电量的8%;可一次性充满超1.66亿台家用新能源汽车的电池,约等于中国新能源汽车保有量的8倍。

与此同时,100亿千瓦时绿电能够等效减少标煤消耗约296万吨,减少二氧化碳排放约802万吨,相当于植树造林34.5万亩,生态效益显著。

“中广核兴安盟300万千瓦风电项目是中广核立足央地合作,为兴安盟革命老区和内蒙古自治区经济社会发展交出的一份优异答卷,体现了中广核持续发挥科技创新、产业控制、安全支撑三个作用,争当现代产业链链长和建设世界一流企业的决心。”中广核党委书记、董事长杨长利表示,该项目是深入贯彻习近平总书记对内蒙古自治区提出的“积极探索以生态优先、绿色发展为导向的高质量发展新路子”重要指示的重点项目,也是大力结合京蒙对口帮扶合作政策的优质项目。

2018年以来,中广核与兴安盟委、行署深入合作,不仅规划了300万千瓦革命老区风电项目,并系统布局了“一园一校一地二场”发展战略。该战略作为乡村振兴战略的创新实践,是中广核在履行央企社会责任道路上的重要探索,将源源不断地为兴安盟带来多方面社会效益。

正如内蒙古自治区兴安盟委副书记、盟长苏和所说,中广核兴安盟300万千瓦风电大基地项目全容量投产是央地合作共赢发展的具体体现,为兴安盟高质量发展新能源产业、大力发展社会事业、全面推进乡村振兴注入了强劲动力。

tg@inengyuan.com

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