2月7日，江蘇多地出現大到暴雪，對新能源發(fā)電產(chǎn)生較大影響。國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力調度控制中心根據該公司自主研發(fā)的新能源發(fā)電數據中心系統平臺中往年同時(shí)期、同等氣候條件下新能源出力情況，預測近期風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電出力，進(jìn)行科學(xué)調度，保證最大程度消納新能源。
截至2021年年底，江蘇新能源發(fā)電裝機容量已達4150.3萬(wàn)千瓦，全年累計消納新能源發(fā)電611億千瓦時(shí)，裝機規模、消納水平均居全國前列。國網(wǎng)江蘇電力依托所屬科研生產(chǎn)單位——江蘇方天電力技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)方天公司），在軟件系統開(kāi)發(fā)、硬件裝備研發(fā)等方面創(chuàng )新攻關(guān)，助力新能源機組安全運行和新能源高效利用。
新設備助風(fēng)電機組安全運行
1月23日8時(shí)50分，江蘇風(fēng)電出力再創(chuàng )歷史新高，達1892.2萬(wàn)千瓦，占同時(shí)刻全省用電負荷的24.3%、發(fā)電出力的28.2%。
近年來(lái)，江蘇風(fēng)電出力占比持續提升，風(fēng)電機組的安全運行對電網(wǎng)穩定運行至關(guān)重要。風(fēng)電機組中有一個(gè)關(guān)鍵部件——螺栓，承擔著(zhù)將塔筒、葉片、機艙等部件連接為整體的功能，在一臺風(fēng)電機組中有700～1000根。在風(fēng)機運行過(guò)程中，螺栓受到機組振動(dòng)、沖擊、扭轉等作用，極易松動(dòng)、變形甚至斷裂，直接影響整臺風(fēng)電機組的安全運行。
開(kāi)展在役風(fēng)電機組螺栓檢測有助于解決這一問(wèn)題。然而，傳統螺栓檢測采用脈沖反射A型超聲技術(shù)，需要將螺栓整體拆卸后實(shí)施。因拆卸在運風(fēng)電機組葉片等部件不方便，螺栓檢測往往不夠及時(shí)，檢測結果也不直觀(guān)，缺陷判定易受主觀(guān)影響。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，2021年6月起，方天公司結合多年來(lái)服務(wù)電廠(chǎng)、電網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展金屬技術(shù)監督工作的經(jīng)驗，將輸變電工程金屬檢測中常用的B超技術(shù)應用于風(fēng)電螺栓檢測，研發(fā)了螺栓相控陣檢測儀和螺栓專(zhuān)用檢測頭。
2021年9月27日，螺栓相控陣檢測儀和螺栓專(zhuān)用檢測頭在鹽城濱海風(fēng)電場(chǎng)投入使用。檢測人員將涂了耦合劑的專(zhuān)用探頭放置在螺栓頂部后，在儀器屏幕上就看到了掃描圖像，缺陷位置、尺寸一目了然，實(shí)現了在役風(fēng)機螺栓不拆卸檢測。應用新的檢測設備后，單根螺栓檢測時(shí)長(cháng)由原來(lái)A型超聲所需的3到5分鐘縮短到3到5秒。
“今后，我們計劃在海上風(fēng)電、綜合能源試點(diǎn)站建設等領(lǐng)域持續推廣這項技術(shù)?！狈教旃緳z測實(shí)驗中心副主任馬君鵬說(shuō)。
創(chuàng )新調試手段服務(wù)海上風(fēng)電并網(wǎng)
近年來(lái)，江蘇海上風(fēng)電發(fā)展迅速，截至2021年年底，接入江蘇電網(wǎng)的海上風(fēng)電集群規模超過(guò)1000萬(wàn)千瓦。作為江蘇省內海上風(fēng)電調試的主力軍，方天公司全年承擔了13個(gè)海上風(fēng)電技術(shù)服務(wù)項目，項目總容量占江蘇省全年新建海上風(fēng)電裝機容量的84%。
2021年下半年，三峽—中廣核如東±400千伏柔性直流海上風(fēng)電示范工程并網(wǎng)節點(diǎn)即將到來(lái)。如果能在海陸通道建設時(shí)同步開(kāi)展并網(wǎng)調試，將極大縮短項目并網(wǎng)周期。
“傳統海上風(fēng)電的并網(wǎng)調試是接入電網(wǎng)獲得啟動(dòng)電源。但是，柔直工程采用直流輸送方式，電網(wǎng)的交流電不能直接成為調試啟動(dòng)電源?！睜款^負責此次調試工作的方天公司電氣技術(shù)中心主任袁超介紹。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，技術(shù)團隊提出了兩種方案，一是在岸上安裝大容量直流電源，二是由機組在海上自啟動(dòng)開(kāi)展調試。第一種方案由于投資、技術(shù)等原因不具備可行性。第二種方案在業(yè)界處于空白，但也成了當時(shí)的唯一方案。
技術(shù)團隊提出了一種基于“黑啟動(dòng)”試驗的海上風(fēng)電并網(wǎng)調試技術(shù)?！艾F場(chǎng)情況與我們2017年在鹽城陸上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展的風(fēng)電‘黑啟動(dòng)’試驗很相似，相關(guān)的經(jīng)驗是可以在海上風(fēng)電調試中再次實(shí)踐的?！痹f(shuō)。
海上風(fēng)電“黑啟動(dòng)”更加復雜。作業(yè)條件惡劣、沒(méi)有穩定平臺、風(fēng)機單機容量大、海纜充電電容大等都對“黑啟動(dòng)”提出了更高要求。技術(shù)團隊突破常規，在海上搭建了由柴油發(fā)電機、風(fēng)機、可變負載裝置、直流海纜等組成的微系統，并通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調整保持電壓、功率穩定，帶動(dòng)風(fēng)機從負荷變?yōu)殡娫?，?shí)現海上風(fēng)機群自供電，將以往的調試啟動(dòng)“電從網(wǎng)上來(lái)”轉變?yōu)椤半姀暮Ｉ蟻?lái)”，將項目并網(wǎng)周期縮短了半年。
開(kāi)發(fā)數據平臺精準預測新能源出力
除了在基建調試、在運檢測等環(huán)節創(chuàng )新攻關(guān)外，更好地監測新能源發(fā)電情況，實(shí)現出力精準預測、新能源精益化管理也是國網(wǎng)江蘇電力促進(jìn)新能源消納的重要舉措。
2016年年底，國網(wǎng)江蘇電力委托方天公司研發(fā)新能源發(fā)電數據中心系統平臺。平臺于2018年5月正式投運，可實(shí)現全省新能源發(fā)電運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監測、故障告警、功率預測、電能質(zhì)量監測等功能，近年來(lái)在新能源出力預測、發(fā)電管理等工作中發(fā)揮了作用。
與火電等傳統電源相比，新能源發(fā)電受氣候等外部因素影響較大。隨著(zhù)新能源裝機容量、發(fā)電出力占比的不斷提高，電網(wǎng)調度對新能源出力預測準確性的要求也越來(lái)越高。2021年，為進(jìn)一步提高平臺預測準確性，項目團隊開(kāi)發(fā)了相似日智能選擇功能。該功能利用人工智能技術(shù)，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度、歐幾里得距離等指標挖掘近5年來(lái)的風(fēng)電、光伏發(fā)電運行規律，綜合氣象及各類(lèi)型發(fā)電機組運行特性，智能選取未來(lái)出力相似日，為新能源出力預測提供重要參考。
2021年12月16～17日，江蘇受強冷空氣影響，局部地區平均風(fēng)速超過(guò)10米/秒，全省風(fēng)電最大出力達到1497.2萬(wàn)千瓦。在寒潮來(lái)臨前，國網(wǎng)江蘇電力調控中心結合相似日智能選擇功能，對新能源出力進(jìn)行了精準預測、科學(xué)調度，預測精準度達到94.6%，實(shí)現了寒潮期間新能源發(fā)電全消納。
“我們又進(jìn)一步拓展接入了低壓分布式光伏運行數據，實(shí)現光伏發(fā)電全口徑覆蓋，1分鐘采集1次新能源場(chǎng)站數據，確保全省新能源場(chǎng)站運行狀態(tài)全監視、全預測?！毕到y開(kāi)發(fā)負責人祝永晉介紹。
截至2021年年底，江蘇新能源發(fā)電數據中心已接入統調風(fēng)電場(chǎng)155座、統調光伏電站39座、非統調光伏電站1250座、低壓分布式光伏17萬(wàn)余戶(hù)，總接入新能源裝機容量達4000余萬(wàn)千瓦。
