隨著新能源裝機規(guī)模上升以及在能源占比中的不斷提升，新能源發(fā)電的隨機性、波動性、間歇性等特點使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和電力電量平衡面臨挑戰(zhàn)，如何消納新增綠電至關重要。
近年來，行業(yè)積極探索破解新能源開發(fā)難題。水電，尤其是具有年調(diào)節(jié)能力的水庫電站，通過優(yōu)化調(diào)度和水電機組快速靈活調(diào)節(jié)，可將隨機波動的風電、光伏發(fā)電調(diào)整為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源，能有效破解風能、太陽能開發(fā)難題。
今年6月，全球裝機容量最大、海拔最高(4600米)的水光互補電站，雅礱江兩河口水電站水光互補一期項目——柯拉光伏電站建成投產(chǎn)，一舉將我國水光互補開發(fā)規(guī)模提升到百萬千瓦級。
據(jù)悉，柯拉光伏電站所在的甘孜州，光伏發(fā)電出力存在季節(jié)性差異，與水力發(fā)電“夏季豐水期、冬季枯水期”的特點形成天然的年內(nèi)互補。柯拉一期將光伏發(fā)電站與雅礱江兩河口水電站打捆，其中，兩河口水電站于2022年3月正式進入商業(yè)運行，共裝機300萬千瓦，總庫容108億立方米，調(diào)節(jié)庫容高達65.6億立方米;柯拉一期光伏裝機100萬千瓦，同時配建了220千伏升壓站和500千伏匯集站，接入兩河口水電站，該項目預計年平均發(fā)電量20億度。
以柯拉光伏電站為典型案例，水光互補不僅為新能源消納提供了有效的方案，也為雅礱江流域水光一體化開發(fā)乃至全國水光互補開發(fā)提供了范例。
引入數(shù)字孿生技術，打造同類項目標桿
對于西南省份而言，夏季高溫疊加來水減少，西南電網(wǎng)呈現(xiàn)尖峰時刻電力供需偏緊的態(tài)勢，在新的電力結(jié)構(gòu)中，新能源必然是該區(qū)域除水電外最重要的組成部分。
作為全國主要河流中條件最好、最具備水風光一體化開發(fā)條件的基地，雅礱江流域可開發(fā)光伏風電資源超過1億千瓦，同時擁有梯級水電站帶來的巨大儲能能力。
截至目前，雅礱江流域水風光一體化基地建設取得重大進展，雅礱江公司投產(chǎn)裝機已達2000萬千瓦。
與雅礱江豐富的水風光資源相匹配的是復雜的地理環(huán)境，地質(zhì)條件復雜的川西高海拔地區(qū)這一條件無時無刻不在挑戰(zhàn)著項目的施工與運維能力。
據(jù)悉，柯拉一期光伏電站受高寒高海拔氣候條件和復雜施工環(huán)境等因素制約，有效施工期不足6個月。面對一系列“極限挑戰(zhàn)”，雅礱江水電組織45家參建單位以工程高起點、高標準、高質(zhì)量、創(chuàng)一流的“三高一創(chuàng)”為目標，于2022年7月開啟項目建設。
該項目總建設面積約16平方公里，裝機規(guī)模達1GW，由200多萬塊光伏組件、5300多臺逆變器組成，預計年平均發(fā)電量20億度，為我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建做出積極探索，也將為類似項目提供可借鑒、可復制、可參考的模式。
據(jù)了解，為提高電站建設和運維管理效率、減少運維人員工作強度，雅礱江水電積極優(yōu)化傳統(tǒng)運維模式，柯拉一期光伏電站全部采用華為智能光伏解決方案，將ICT技術與光伏深度融合，并引入智能跟蹤支架算法、智能組串分斷、智能并網(wǎng)算法等技術，實現(xiàn)“高效發(fā)電、智能營維、安全可靠、電網(wǎng)友好”，具體體現(xiàn)在：
高效發(fā)電：華為組串式逆變器作為電站的“大腦”，無懼高海拔、高寒等嚴苛環(huán)境挑戰(zhàn)，IP66防護等級保證穩(wěn)定運行，可用度高達99.999%。
安全可靠：柯拉光伏電站占地面積較大，一旦直流側(cè)出現(xiàn)短路等故障時，若運維人員無法及時發(fā)現(xiàn)、定位并到現(xiàn)場處理，可能造成持續(xù)短路進而引發(fā)火災。華為智能組串分斷技術(SSLD-TECH)，融入數(shù)字化手段智能識別直流側(cè)故障并主動分斷，避免起火風險，保障電站安全可靠運行。
智能運維：柯拉項目規(guī)模龐大，超過百萬片的組件數(shù)量，使得故障定位和排查困難。智能IV診斷技術可在線全量檢測組串健康度，快速掃描定位故障，無人機智能巡檢系統(tǒng)(CV)就像鷹眼，俯瞰200多萬塊組件，識別出遮擋、熱斑、隱裂等問題，智能IV+CV融合診斷系統(tǒng)就像會思考的大腦，給電站“把脈問診”輸出診斷報告，讓運維走向智能化、精準化。
電網(wǎng)友好：智能并網(wǎng)算法使能華為智能光伏控制器全場景電網(wǎng)適應，從極弱電網(wǎng) (SCR=1.1)到極強電網(wǎng)(SCR=5)，以及系統(tǒng)高串補度(SCCR=0.7)下，均能可靠并網(wǎng)，保障新能源穩(wěn)定送出。針對雅礱江光伏+水電場景，光伏可利用原先水電送出通道，無需新建特高壓交/直流線路，同時提升原有水電送出通道的利用率，極大地提高經(jīng)濟效益。華為全場景電網(wǎng)適應能力以及優(yōu)良的電能質(zhì)量，有效支撐整個新能源場站的送出。
雅礱江公司與華為于2022年4月簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，柯拉一期是二者第一次合作成果的全面展示，華為助力柯拉光伏電站采用“數(shù)字+光伏”模式，引入數(shù)字孿生技術輔助建設施工，利用大數(shù)據(jù)、自學習的人工智能系統(tǒng)進行設備故障智能診斷、分析，實現(xiàn)光伏電站全業(yè)務智能融合，打造出高海拔地區(qū)水光一體化智能光伏電站的標桿。
“光伏+N”標桿效益明顯，助力鄉(xiāng)村振興
“柯拉”為藏語，意為“三塊大草壩”。柯拉鄉(xiāng)政府原駐地即處于兩山之間的大草原上，該鄉(xiāng)為純牧業(yè)鄉(xiāng)，鄉(xiāng)民世世代代以養(yǎng)牛、羊、馬為生。
柯拉項目所在區(qū)域為經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，電站建設期和運行生產(chǎn)期持續(xù)為地方提供光伏組件清洗、維護等技術崗位，以及治安、保潔、服務等服務崗位。通過柯拉的建設，藏民從以放牧和外出務工為主要收入來源，變成在家門口工作以獲得收入，同時還學會了技術本領。項目投產(chǎn)后，全面實現(xiàn)“光伏+就業(yè)”的目標。
除“光伏+就業(yè)”，為進一步助推民族地區(qū)鄉(xiāng)村振興，項目還通過“光伏+特色產(chǎn)業(yè)”“光伏+基礎設施提升”等一系列措施，帶動民族地區(qū)農(nóng)牧、旅游、交通等多個產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。
據(jù)悉，柯拉項目為實現(xiàn)“光伏+特產(chǎn)產(chǎn)業(yè)”，通過了解當?shù)啬翗I(yè)需求，將光伏支架增高，光伏組件最低離地高度1.8 米，滿足植被生長需要，保障牛羊放牧空間，實現(xiàn)“牧光”互補。
同時，項目建設也對當?shù)鼗A設施進行了全面提升，實現(xiàn)“光伏+基礎設施提升”。通過道路改造，增加供水工程、污水處理、垃圾處理設施，種植高原植物，開展高原生態(tài)保護研究等多種措施，持續(xù)打造村莊景觀，提升村莊建筑風貌。
柯拉一期光伏電站通過開展高寒高海拔光伏電站生態(tài)效應評估與修護對策研究，制定生態(tài)保護和恢復對策，為四川甘孜州的可持續(xù)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興注入源源不斷的科技動力;同時也為國內(nèi)類似項目開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗，在加速新能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，為雙碳目標的早日實現(xiàn)貢獻力量。
在柯拉一期光伏電站正式并網(wǎng)后，雅礱江流域還將迎來更多水風光一體化示范基地項目建設，持續(xù)面臨高海拔、高寒、晝夜溫差巨變的復雜環(huán)境所帶來的建設及運維挑戰(zhàn)，需要不斷探索水風光蓄一體化優(yōu)化運行的機理、不斷研發(fā)高適應性的智能建設運維關鍵技術和產(chǎn)品。
今年9月，雅礱江公司與華為數(shù)字能源成立聯(lián)合創(chuàng)新中心并正式揭牌，雙方合作邁入戰(zhàn)略性全方位發(fā)展新階段。據(jù)悉，作為業(yè)內(nèi)首個針對水風光一體化示范基地的聯(lián)合創(chuàng)新中心，其將著重研究和解決示范基地中水風光儲的智能建設、運管等關鍵技術與方案，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻力量，同時也給各行各業(yè)攻堅場景痛點及技術難題提供解決思路，樹立示范標桿。
