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100%清潔能源供電的“明日之城”| 全球最大光儲微網電站建設啟示錄

2024-06-07 11:27  來源:華為數字能源  瀏覽:  

“走啊,去沙特紅海新城旅游!”

“那里除了漫漫黃沙,還能有什么?”

“這你就孤陋寡聞了吧!在那里,我們可以賞鳥玩沙、聽海觀潮,還能潛水看珊瑚,與海豚共遨游……”

“聽你這么說,我真有一些心動。那就來一場說走就走的旅行吧!”

各位游客先別急,其實在紅海新城,除了能夠欣賞旖旎的自然風光,體驗獨特的阿拉伯風俗文化以外,這座100%依靠清潔能源供電的“明日之城”的綠色可持續發展之路,也是一道不容錯過的別樣風景。

尤其值得稱道的是,紅海新城這一全球首個GW級100%清潔能源供電的獨立微網項目,凝聚著中國人的智慧,其400MW光伏和1.3GWh微網儲能系統,全部采用了華為智能光儲解決方案。從0到1,在完全不依靠現有電網的情況下,華為在沙漠里打造了一張新能源電網。這一前無古人的發-儲-用電新模式,為探索碳中和城市的建設,以及構網型儲能等技術的創新應用,提供了最佳的示范和參考。

下面,就請跟隨我的筆觸,到“綠色”紅海神游一番吧。

從零建設全球最大光儲微網電站,確實沒想到

經濟發展嚴重依賴石油產業的沙特,為了實現國家的長遠發展和經濟多元化,于2016年公布了“2030愿景”,并承諾到2030年實現50%的可再生能源發電,以及到2060年實現凈零排放。紅海新城于2019年開始動工建設,可以說從規劃建設之初,其目標就是打造一座綠色之城、碳中和之城和可持續發展之城。

但是,讓一座覆蓋了22個島嶼與6個內陸地點,全部建成后將擁有50家酒店和1000多處住宅物業,預計每年接待游客總人次超過百萬的城市,實現碳中和又談何容易?從能源供給的角度說,如果采用傳統的發-儲-用電模式,那么實現碳中和無異于天方夜譚。

只能另辟蹊徑!華為數字能源提出從零開始,在沙漠中應用“微網模式”,建設一個完整的電網。此想法剛一提出,即便是一些業內人士也稱之為異想天開。因為國際上沒有先例,對應的標準、關鍵技術等尚屬空白,而且需要應用多項跨領域的技術。怎么辦?華為數字能源集結了領域內最強的專家,成立了二三百人的專家團隊,針對構網型儲能等技術進行專項攻堅,并通過Grid-forming算法打造智能光儲發電機,最終奉獻出一個沙漠中的綠色奇跡。2023年11月,該項目已經開始為紅海新城的酒店供電。

中國電網專家在現場參觀后連呼“沒想到”:第一,如此大規模的微網,目前在全世界范圍內仍處于試驗階段,沒想到沙特這樣一個主要依靠石油資源的國家卻領先一步;第二,如此龐大和復雜的項目,華為在沒有電網公司參與的情況下獨立完成,確實沒想到。

供電穩、儲能強、用電安,成功的秘訣是什么?

在華為數字能源的字典里,沒有做不到,只有想不到。都說GW級100%清潔能源供電的獨立微網項目是世界性難題,那么它究竟難在哪里?華為數字能源又是如何化難為易,構建低碳綠色的大型城市綜合體的呢?

下面,我們將從供電、儲能、用電幾個方面,逐一揭秘。

供電,穩如泰山。

有效應對氣候變化,實現碳中和,光伏在其中發揮著不可替代的作用。可以這樣說,今天光伏已成為全球最清潔、最安全、最經濟的能源來源。有數據顯示,在過去十年中,光伏發電的成本降到了最初的95%,在中東等光照條件較好的地區,光伏發電的成本已經可以達到1美分1度電。隨著能源結構快速朝著發電側的低碳化方向演進,未來清潔能源將取代傳統能源,成為主導。

在紅海新城智能光儲解決方案中,光伏發電是供電的起點。目前,當地已經建成5個太陽能發電場,總計76萬塊光伏板,為紅海新城項目一期提供電力。

紅海新城地處沙漠,光伏來源不是問題,但是穩定的供電卻并不是想象中那樣易如反掌。華為數字能源開發的智能光儲發電機起到了中流砥柱的作用。為實現穩定供電,華為開創性地研發了虛擬同步機技術,讓每臺儲能變流器模擬傳統同步發電機的運行模式,用虛擬調速器控制電網頻率,用虛擬勵磁器控制電網的電壓,使得1000多臺儲能變流器同步支撐微網的頻率和電壓,保證了電網穩定運行。

在保證電力穩定輸出的同時,華為數字能源還針對現場變壓器突投需求頻繁、電機等沖擊性負荷啟停產生沖擊電流,易造成電網崩潰等問題,通過先進的構網型儲能算法,在不超配PCS的前提下,支持100%儲能額定容量變壓器的投切,進一步提升了整網穩定供電的能力。

儲能,隨需應變。

 

由于光伏發電受天氣、季節等自然因素影響較大,不可避免具有間歇性、波動性,這對光伏電站的并網是嚴峻的挑戰。儲能技術在提高發電的穩定性、可靠性,以及促進新能源消納方面發揮著非常重要的作用。未來,儲能技術將朝著多元化、規模化和智能化的方向發展。紅海新城要實現100%清潔能源電網穩定運行,儲能系統的精細化管理與安全可靠運行至關重要。

鋰電池的不一致性是儲能系統的一大“短板”。為了消除這一短板,華為數字能源采用智能組串式儲能解決方案,將儲能技術與電力電子技術、數字化技術深度融合。一方面,通過模塊化設計避免電池包和電池簇的短板效應蔓延;另一方面,依靠其獨特的算法,精準捕捉異常電池,迅速切斷并進行處理修復,還同時使用專門研發的電池簇控制器和電池包優化器,在發現故障或異常后進行單獨隔離,從而削弱電池串聯失配的影響。

確保每一簇都有控制器,每一包都有優化器,華為先進的智能組串式儲能系統架構為紅海新城1.3GWh儲能系統的穩定供電奠定了堅實的技術基礎。

紅海新城獨特的地理地貌,也給供電造成了一定困擾。該地區夏季最高溫度超過50℃,項目所在地最近距海邊僅100米。在高溫、高濕、高鹽霧、風沙的環境下,儲能系統在可用容量、運行壽命、運輸、施工和運維等方面不容有失。華為智能組串式儲能系統之所以能成為項目的信賴之選,就是因為它具有IP55防護和C5級防腐能力,其分布式溫控設計可以確保即使在高溫場景下也能持續穩定運行。

用電:安枕無憂

 

與傳統電力系統相比,清潔能源發電系統由于在頻率、電壓、可調能力等方面相對不足,電網擾動頻繁,很容易發生故障,導致電網大面積停電,是電網安全運行的重大隱患。紅海新城離網項目規模巨大,而且城市定位以旅游業為主,一旦發生電網短路故障,將造成很大的不良影響。

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