解码高海拔新能源科技创新的“华能样本”

青海省风光资源丰富、地域辽阔，新能源开发优势显著、潜力巨大。近年来，凭借得天独厚的资源优势，青海积极打造国家清洁能源产业高地。近日，《中国能源报》记者来到青海，探访科技创新在应对新能源开发运行挑战时展现出的关键作用与成效。

国产“大脑”为光伏电站保驾护航

“处理信号不到250毫秒、功率误差±0.15MW、系统全年可靠率达99.9%。”记者从青海共和世能光伏电站了解到，中国华能自主研发的国内首套全国产光伏监控系统——华能睿渥S316正在稳定运行。

光伏电站监控系统是光伏电站中枢神经，是保障光伏电站稳定运行的重要设备。华能睿渥S316就相当于共和世能光伏电站的“大脑”，负责管理整个电站的运行。

“自从国产化系统改造完成后，电站可谓焕然一新。一方面，顺利达成了无人值守的运行状态，设备故障率明显降低，发电量也显著提升。这对于电站收益的增长以及运维人员日常工作的优化，都有着极大的助力。如今我们这套系统已经运用得十分成熟了。”华能共和世能光伏电站副值史国全说。

史国全进一步举例表示：“在光伏电站处于限电运行过程中，如果遇到多云天气，会存在发电负荷波动。这需要值班人员及时操作逆变器启停机或调整逆变器负荷，以达到跟踪限电指令的目的。但由于当时系统老旧，无法及时响应人工操作指令，在操作过程中当后台指令不执行时，就不得不安排机动人员前往现场手动控制逆变器功率或将逆变器启停。这种情况就会导致响应时间的延迟，难以保障厂网协同的高效性与及时性，对光伏电站的稳定运行和电网的协同配合产生不利影响。”

除了整体性能大幅提升外，华能睿渥S316最大亮点在于其软硬件实现了全国产化，解决光伏监控系统核心软硬件设备依赖进口的问题。据悉，华能睿渥S316监控系统从CPU等核心芯片到基础电子元器件，从操作系统、数据库等基础软件到应用软件全部使用国产自主技术。实现数据采集、逆变器/汇流箱/箱变监控、AGC、AVC、五防/升压站、功率预测等功能模块在睿渥S316平台下一体化监控。

华能西安热工院工程师马茜溪介绍：“以往我们一直采用国外的光伏电站监控技术，而S316实现全国产化后，彻底摆脱了被‘卡脖子’的风险。在硬件和软件设计中新增了控制策略，最小计算周期缩短至5毫秒，有效保障了高精度控制。从成本角度考量，过去需要五六套系统，每套系统还得配备一名工作人员，现在仅需一套一体化全国产监控系统，且仅需一名工作人员远程监控即可。总体算下来，能够节省近百万元的前期成本和运维成本支出。”以前，光伏电站监控的数据采集、控制发电、调整电压、预防误操作等功能需要多套系统分别完成，如今借助华能睿渥S316一套系统就能轻松搞定，极大地提升了工作效率与管理效能。

高海拔地区储能效率再提升

随着青海风光发电装机并网量不断攀升，为保障新型电力系统安全运行，亟需大力发展各类储能以弥补电力系统灵活性调节能力缺口。

记者来到青海省海南州海拔3000多米的华褚储能电站，这里运行着全球海拔最高、规模最大的高压直挂储能系统——华能海南州150兆瓦/600兆瓦时储能项目，该项目是华能青海分公司3个新建新能源项目电网侧共享储能项目，采用华能清能院牵头研发的35千伏高压直挂储能技术，单机容量达25兆瓦/100兆瓦时，单次充电即可储存高达60万千瓦时的电量。

为什么采用高压直挂技术？华能青海公司储能电站项目经理郝卓龙介绍：“一般传统的储能项目都是先将电池并联，随后借助变压器把电压提升至35千伏。然而，我们电站项目减少了变压器的使用，通过将每一相直接串联，使得电压能够一步到位地达到35千伏，即在源头直接升压，从而显著降低了变压器的损耗。”

相较于平原地区而言，在高海拔地区开展储能项目建设面临着一系列更为严苛的挑战与更高标准的要求。“鉴于高海拔地区空气相对稀薄的特殊环境特性，为切实保障电气设备能够安全、稳定、持续运行，必须适当拉大电气设备之间的间隙。此外，无论是机械保养的频次，还是设备运行过程中的油耗等关键指标，相较于低海拔地区都需要进行相应的提高与优化。”郝卓龙表示。

也正因采用高压直挂技术，该项目在转换效率方面相较于传统储能实现了质的飞跃。一般而言，传统储能的转换效率通常仅能维持在85%左右，而华褚储能项目的转换效率则可高达91%。同时，系统可实现10毫秒内的快速响应。

创新工艺攻克安装难题

同在青海海南州的300万千瓦基地光伏华能50万千瓦建设项目，属于第一批国家大型风电光伏基地项目，也是华能在青海一次性建设最大的单体光伏项目。在大基地项目开发建设中，应用了无线网络覆盖、智慧基建管理系统，全面提升新能源管理水平，提高基建人员管理效能，携手并进向智能化管理迈进，为大基地项目数字化转型做出重要探索。

不过，在该项目建设过程中，除了需要应对高海拔因素影响，在铺设光伏组件过程中还面临砂砾层厚、桩基础成孔难、易坍塌等问题以及特殊地质状况与更高安装要求等，给项目建设提出层层挑战。以成孔为例，在粉砂层和圆砾层，若直接采用微螺旋钻孔，孔内容易坍塌或孔深不足，浇筑后易产生断桩或钢筋外漏。

为有效解决该问题，郝卓龙表示，项目部联合施工单位提出采用钎杆钻挤压成孔工艺，取代了原来“微螺旋钻孔+人工清孔”的成孔工艺，在确保桩基础承载力满足设计要求的同时，提高了成孔效率和质量。据悉，项目通过减少人工和混凝土损耗，有效降低了施工成本，总计节省超400万元。

此外，由于项目属于牧光互补，组件离地间隙要求在1.5米以上，使得安装面临重重挑战。较高的离地高度不仅带来了显著的安全隐患，还严重拖慢了安装的速度。为解决这一棘手问题，项目团队提出“利用支架本身搭建稳定三角支撑平台”的方案，通过构建三角支撑平台，有效稳固了组件安装结构，保障项目建设安全。

文 | 中国能源报记者 杨梓