2月7日，江蘇多地出現(xiàn)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(diào)度控制中心根據(jù)該公司自主研發(fā)的新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)平臺中往年同時(shí)期、同等氣候條件下新能源出力情況，預(yù)測近期風(fēng)電、太陽能發(fā)電出力，進(jìn)行科學(xué)調(diào)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(jī)容量已達(dá)4150.3萬千瓦，全年累計(jì)消納新能源發(fā)電611億千瓦時(shí)，裝機(jī)規(guī)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（以下簡稱方天公司），在軟件系統(tǒng)開發(fā)、硬件裝備研發(fā)等方面創(chuàng)新攻關(guān)，助力新能源機(jī)組安全運(yùn)行和新能源高效利用。
新設(shè)備助風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)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(dá)1892.2萬千瓦，占同時(shí)刻全省用電負(fù)荷的24.3%、發(fā)電出力的28.2%。
近年來，江蘇風(fēng)電出力占比持續(xù)提升，風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。風(fēng)電機(jī)組中有一個(gè)關(guān)鍵部件——螺栓，承擔(dān)著將塔筒、葉片、機(jī)艙等部件連接為整體的功能，在一臺風(fēng)電機(jī)組中有700～1000根。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，螺栓受到機(jī)組振動、沖擊、扭轉(zhuǎn)等作用，極易松動、變形甚至斷裂，直接影響整臺風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。
開展在役風(fēng)電機(jī)組螺栓檢測有助于解決這一問題。然而，傳統(tǒng)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(yùn)風(fēng)電機(jī)組葉片等部件不方便，螺栓檢測往往不夠及時(shí)，檢測結(jié)果也不直觀，缺陷判定易受主觀影響。
為了解決這個(gè)問題，2021年6月起，方天公司結(jié)合多年來服務(wù)電廠、電網(wǎng)企業(yè)開展金屬技術(shù)監(jiān)督工作的經(jīng)驗(yàn)，將輸變電工程金屬檢測中常用的B超技術(shù)應(yīng)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用檢測頭。
2021年9月27日，螺栓相控陣檢測儀和螺栓專用檢測頭在鹽城濱海風(fēng)電場投入使用。檢測人員將涂了耦合劑的專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(xiàn)了在役風(fēng)機(jī)螺栓不拆卸檢測。應(yīng)用新的檢測設(shè)備后，單根螺栓檢測時(shí)長由原來A型超聲所需的3到5分鐘縮短到3到5秒。
“今后，我們計(jì)劃在海上風(fēng)電、綜合能源試點(diǎn)站建設(shè)等領(lǐng)域持續(xù)推廣這項(xiàng)技術(shù)。”方天公司檢測實(shí)驗(yàn)中心副主任馬君鵬說。
創(chuàng)新調(diào)試手段服務(wù)海上風(fēng)電并網(wǎng)
近年來，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(guī)模超過1000萬千瓦。作為江蘇省內(nèi)海上風(fēng)電調(diào)試的主力軍，方天公司全年承擔(dān)了13個(gè)海上風(fēng)電技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，項(xiàng)目總?cè)萘空冀K省全年新建海上風(fēng)電裝機(jī)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(jié)點(diǎn)即將到來。如果能在海陸通道建設(shè)時(shí)同步開展并網(wǎng)調(diào)試，將極大縮短項(xiàng)目并網(wǎng)周期。
“傳統(tǒng)海上風(fēng)電的并網(wǎng)調(diào)試是接入電網(wǎng)獲得啟動電源。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(diào)試啟動電源。”牽頭負(fù)責(zé)此次調(diào)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)問題，技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(jī)組在海上自啟動開展調(diào)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(dāng)時(shí)的唯一方案。
技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出了一種基于“黑啟動”試驗(yàn)的海上風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)試技術(shù)。“現(xiàn)場情況與我們2017年在鹽城陸上風(fēng)電場開展的風(fēng)電‘黑啟動’試驗(yàn)很相似，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)是可以在海上風(fēng)電調(diào)試中再次實(shí)踐的。”袁超說。
海上風(fēng)電“黑啟動”更加復(fù)雜。作業(yè)條件惡劣、沒有穩(wěn)定平臺、風(fēng)機(jī)單機(jī)容量大、海纜充電電容大等都對“黑啟動”提出了更高要求。技術(shù)團(tuán)隊(duì)突破常規(guī)，在海上搭建了由柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、可變負(fù)載裝置、直流海纜等組成的微系統(tǒng)，并通過實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整保持電壓、功率穩(wěn)定，帶動風(fēng)機(jī)從負(fù)荷變?yōu)殡娫矗瑢?shí)現(xiàn)海上風(fēng)機(jī)群自供電，將以往的調(diào)試啟動“電從網(wǎng)上來”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;電從海上來”，將項(xiàng)目并網(wǎng)周期縮短了半年。
開發(fā)數(shù)據(jù)平臺精準(zhǔn)預(yù)測新能源出力
除了在基建調(diào)試、在運(yùn)檢測等環(huán)節(jié)創(chuàng)新攻關(guān)外，更好地監(jiān)測新能源發(fā)電情況，實(shí)現(xiàn)出力精準(zhǔn)預(yù)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(shù)據(jù)中心系統(tǒng)平臺。平臺于2018年5月正式投運(yùn)，可實(shí)現(xiàn)全省新能源發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障告警、功率預(yù)測、電能質(zhì)量監(jiān)測等功能，近年來在新能源出力預(yù)測、發(fā)電管理等工作中發(fā)揮了作用。
與火電等傳統(tǒng)電源相比，新能源發(fā)電受氣候等外部因素影響較大。隨著新能源裝機(jī)容量、發(fā)電出力占比的不斷提高，電網(wǎng)調(diào)度對新能源出力預(yù)測準(zhǔn)確性的要求也越來越高。2021年，為進(jìn)一步提高平臺預(yù)測準(zhǔn)確性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)了相似日智能選擇功能。該功能利用人工智能技術(shù)，通過灰色關(guān)聯(lián)度、歐幾里得距離等指標(biāo)挖掘近5年來的風(fēng)電、光伏發(fā)電運(yùn)行規(guī)律，綜合氣象及各類型發(fā)電機(jī)組運(yùn)行特性，智能選取未來出力相似日，為新能源出力預(yù)測提供重要參考。
2021年12月16～17日，江蘇受強(qiáng)冷空氣影響，局部地區(qū)平均風(fēng)速超過10米/秒，全省風(fēng)電最大出力達(dá)到1497.2萬千瓦。在寒潮來臨前，國網(wǎng)江蘇電力調(diào)控中心結(jié)合相似日智能選擇功能，對新能源出力進(jìn)行了精準(zhǔn)預(yù)測、科學(xué)調(diào)度，預(yù)測精準(zhǔn)度達(dá)到94.6%，實(shí)現(xiàn)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(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電全口徑覆蓋，1分鐘采集1次新能源場站數(shù)據(jù)，確保全省新能源場站運(yùn)行狀態(tài)全監(jiān)視、全預(yù)測。”系統(tǒng)開發(fā)負(fù)責(zé)人祝永晉介紹。
截至2021年年底，江蘇新能源發(fā)電數(shù)據(jù)中心已接入統(tǒng)調(diào)風(fēng)電場155座、統(tǒng)調(diào)光伏電站39座、非統(tǒng)調(diào)光伏電站1250座、低壓分布式光伏17萬余戶，總接入新能源裝機(jī)容量達(dá)4000余萬千瓦。
