隨著最后一臺風機葉輪與發電機成功完成對接咬合,國家風光儲輸示范工程二期擴建工程(以下簡稱“二期擴建工程”)風場規劃目標建成竣工,開始轉入運行調試階段,至此,二期擴建工程光伏與風場建設任務全部完成。國家風光儲輸示范工程自2011年投運以來,破解了許多新能源大規模集中并網的難題,示范效果顯著,剛剛建成的二期擴建工程將成為國家風光儲輸示范工程“升級版”。
國家電網公司做出開工建設國家風光儲輸示范工程二期擴建工程的戰略決定,全面打造國家風光儲輸示范工程“升級版”。
國家風光儲輸示范工程一期(以下簡稱“一期工程”)共建設風電9.85萬千瓦、光伏發電4萬千瓦、儲能裝置2萬千瓦,在此基礎上,二期擴建工程繼續延展范圍、擴大增容,建設風電40萬千瓦、光伏發電6萬千瓦、儲能裝置5萬千瓦。
“建設規模擴展”和“軟實力提升”是二期擴建工程的兩個目標。在保證風機、光伏、儲能等相關裝備的技術先進性和應用示范性的情況下,二期擴建工程要通過增加并網裝機和儲能配置形成規模效應,搭建科研平臺、建立研發中心,持續產出科技成果,實現軟實力的提升。
按照國家電網公司相關部署要求,二期擴建工程在規模化、實效化、融合化的發展框架下,進一步深入發掘風光資源優勢互補、集中打捆運行的特色模式,優化儲能電池的運行控制,擴大電網友好型新能源電站的示范效應,并加強大范圍風光互補發電系統并網特性研究,深化科技引領效應,積極探索風光儲輸與抽水蓄能聯合運行控制模式,切實發揮國家風光儲輸示范工程在提高電網接納大規模新能源方面的示范引領作用。
二期擴建工程投運后,每年將提供約12.5億度優質、可靠、穩定的綠色電能,年產值將達到7億元左右,節約標準煤42萬噸,減少二氧化碳排量90萬噸。
在施工過程中,工程建設者們客服了各種困難,推進工程建設。工程所處的壩上地區,春天來得晚,冬天來得早,有效工期短,施工環境苦且氣候多變。作為工程業主方,國網新源張家口風光儲示范電站有限公司始終堅持以最高的標準、最嚴的要求、最優的施工,凝聚各方合力,精益組織各項工作落實,在既要管理好、運行好示范電站,又要全面推進二期擴建工程有序進行的“兩個戰場”上廣集眾力、深入攻堅。
特別是進入12月以來,壩上地區頻繁出現大風嚴寒天氣,日最低氣溫均在零下15攝氏度左右,午后風力超過5級以上,現場作業環境極為惡劣。國網新源張家口風光儲示范電站有限公司業主項目部全體人員堅持吃住在工程建設一線,合理搶抓安排吊裝時序,在現場御寒物品保障充足的條件下,想方設法幫助有關施工單位協調外部吊裝資源。
一期工程亮點
國家風光儲輸示范工程位于張家口市張北縣和尚義縣內,于2011年投運,是世界上規模最大的集風力發電、光伏發電、化學儲能裝置及智能輸出四位一體的新能源工程。一期工程試驗示范效應顯著,為服務國家新能源產業發展提供了技術數據支撐。
自2011年投運以來,工程已經連續安全穩定運行3周年。截至2014年12月25日,工程累計輸出優質綠色電能超過8.4億度,其中風電5.9億度、光伏電2.5億度,儲能電0.05億度。
工程破解了許多新能源大規模集中并網的難題。例如,工程首創了風光儲輸聯合發電技術路線,建成了國內首個智能源網友好型風電場、國內首個功率調節型光伏電站和世界規模最大的多類型化學儲能電站;實現了全球范疇內首次大規模新能源聯合發電“黑啟動”;永磁直驅5兆瓦大風機創造了多項行業之“最”,成為示范引領的新亮點。
一期工程已初步建立風光儲聯合發電標準體系,風光儲聯合發電互補機制及系統集成、風光儲聯合發電監控、大規模多類型電池儲能電站集成及調控技術達到了國際領先水平。一期工程風電場可利用率達到98%,儲能電站具備了實現24小時不間斷參與聯合發電的條件,并能在“平滑波動”和“削峰填谷”運行模式間靈活切換。
一期工程內有多種不同類型的風機,對它們進行統一調控是示范工程的一大技術亮點。工程自主研發的風電場調控一體化系統,可以打破不同廠家風機通信協議互不開放、無法直接“對話”的壁壘,使風電場上的信息實時同步傳送,讓風機都“聽”調度的指令。
3年來,在智能電網技術框架下,依托一期工程,國網新源張家口風光儲示范電站有限公司牽頭編寫了國家標準4項,發布國家電網公司企業標準6項;國家科技支撐計劃7大課題全部通過國家科技部正式驗收,2項國家863科技項目進入現場試驗測試階段,直驅、雙饋類型風機高電壓穿越改造實現重大突破,機型、倍數均為國內首臺首次;示范工程研究成果已被推廣應用于甘肅敦煌及青海都蘭等項目建設。
“捕風人”的故事
二期擴建工程風機吊裝現場
二期擴建工程風機吊裝現場
國家風光儲輸示范工程二期擴建工程于2013年5月開工以來,參建各方實行不間斷連續作業,先后投入大型機械100余臺,現場工作人員總計超過4000人。在施工現場,這些參建者都被稱為“捕風人”。
年過半百的一線“老兵”
年過半百的吳濤是國網新源張家口風光儲示范電站有限公司總經理助理兼工程部主任。在一期工程實現竣工投產后,吳濤放棄了后方的舒適工作環境,繼續帶領手下工作人員投入到二期擴建工程建設工作中來。
作為工程現場主要負責人,吳濤面臨著二期擴建工程建設有效工期短暫、地質結構復雜、大規模工程會戰帶來的安全與質量管控等重重風險,惡劣的施工環境與工作艱辛考驗著這位工程建設“老兵”的意志信心與履職能力。
“有條件要上,沒條件創造條件也要上”是他的辦事準則。“千方百計、千辛萬苦”在他身上得到了真實體現。就拿5兆瓦大風機吊裝來說,從2014年4月份開始,吳濤帶領業主項目部有關工作人員,會同業內專家及工程技術人員逐條、逐項分析解決吊裝前后可能出現的問題,按照“確保成功、萬無一失”的指導原則,反復研究、數易其稿,擬定了周詳完備的吊裝方案,為確保5兆瓦大風機吊裝一舉成功奠定了堅實基礎。
一方面,吳濤充分發揮自身資源優勢,將各項工作有效置于工程科學、快速推進的原則基礎上謀劃考量,持續加強現場業主項目部組織建設,以全力確保二期擴建工程2014年年底建成為依據,倒排工期、科學編制三級網絡計劃,明確里程碑節點,同步推進風、光、儲、輸各項工作全面展開;另一方面,他要求所有工作人員充分發揮出一線建設的核心“大腦”與“帶頭”作用,與設計、監理、施工單位精誠合作,迅速形成集中會戰局面,共同建立起團結、戰斗的和諧關系。
接貨環節“零差錯”是怎樣“煉”成的?
在國家風光儲輸二期擴建工程施工現場,活躍著一支十幾人組成的物資隊伍——風光儲物資項目部。二期擴建工程中使用的風機等大件設備累計多達1100余車次,物資供應工作非常繁雜,物資的催辦、驗收等事務,全部經由他們完成。
參加工作7年的代志綱是這個項目部的副經理。他在國家風光儲輸示范工程張北項目現場已經工作了近4年,參與了一期工程和二期擴建工程的物資供應工作。2014年,代志綱先后幾十次奔赴各風機設備供應商,全年往返各風機制造廠行駛里程近6萬公里。
與一期工程相比,二期擴建工程在物資供應上的最大困難就是供應周期短、供應量大,這讓供貨壓力陡然增加。為了實現按期到貨,項目部安排專人每天更新各項物資的備料、生產和發運情況,對于未按計劃執行的廠家進行重點協調和跟蹤,隨時糾正各類偏差。
到貨是物資供應工作中的一個關鍵環節。項目部安排三組人員分別負責到貨接收、驗收及移交工作。“到貨接收務必嚴格做到‘按單比對,據實入賬’,杜絕任何賬實不符的情況發生。”代志綱一直這樣要求工作人員,“如果在接貨環節出現差錯,不但會影響物資工作本身,更有可能對施工產生影響,容不得半點馬虎。”
一直以來,項目部的三組人員都按照這一要求,準確地完成了每一次物資的接貨、驗收工作,對接收中出現的各類問題全部詳細記錄,據實填寫各類單據,實現了接貨環節的“零差錯”。
5兆瓦大風機是如何吊裝的?
我國目前主流風電機組功率為1.5兆瓦,而直驅式風力發電機的5兆瓦功率約是目前主流風電機組功率的3.3倍。永磁直驅5兆瓦大容量風機是國內陸上單機容量最大的永磁直驅型風機,總高度100米。與傳統的水平軸風電系統相比,5兆瓦直驅式風力發電機沒有齒輪箱,減少了傳動消耗,提高了發電效率,尤其是在低風速環境下,效果更加顯著。同時,該風機不必定期更換齒輪箱油,降低了運行維護成本。
然而,永磁直驅5兆瓦大風機安裝要求極高、難度巨大,在示范工程之前,國內尚無成功吊裝方案借鑒。風機設備總重743噸,葉片長度62米,最大掃風直徑達128米。安裝時,啟動吊車需重達1250噸,吊車最長臂需達138米。
目前,國內風電場吊裝施工主要有兩種方式,一種是在現場附近設立臨時存放倉庫,風機設備到貨后集中存放在臨時倉庫,安裝時再二次運輸到吊裝點,這種方法只適合于小型風機吊裝。
另一種是直接將風機設備運輸到吊裝現場存放,不再進行二次運輸,風機設備一次到位,節約了運輸的成本,目前2兆瓦及以上風機均采用此方式。但此方式要求,每個吊裝場地必須具備存放一臺風機的全部設備的條件,并留有讓大型吊機和輔助吊機進行吊裝設備的位置。
國家風光儲輸示范基地5兆瓦風機吊裝也采用了第二種方法,吊裝時共動用了4臺吊車,一臺主吊、三臺輔助吊,其中主吊車起重達1250噸,吊車最長臂138米,吊裝場地面積為100米×100米,比2兆瓦風機吊裝場地大一倍。
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