2月7日，江蘇多地出現大到暴雪，對新能源發(fā)電產生較大影響。依托自主研發(fā)的新能源發(fā)電數據中心系統平臺，國網江蘇電力調度控制中心根據往年同時期、同等氣候條件下新能源出力情況，預測近期風電、太陽能發(fā)電出力，用以指導科學調度，保證最大程度消納新能源。

　　截至2021年底，江蘇新能源發(fā)電裝機容量已達4150.3萬千瓦，全年累計消納新能源發(fā)電611億千瓦時，裝機規(guī)模、消納水平均居全國前列。方天公司作為國網江蘇電力所屬科研生產單位，在軟件系統開發(fā)、硬件裝備研發(fā)等方面創(chuàng)新攻關，助力新能源機組安全運行和新能源高效利用。

新設備 維護風機安全運行

1月23日8時50分，江蘇風電出力再創(chuàng)歷史新高，達1892.2萬千瓦，占同時刻全省用電負荷的24.3%、發(fā)電出力的28.2%。

近年來，江蘇風電出力占比持續(xù)提升，風電機組的安全運行對電網穩(wěn)定運行至關重要。風電機組中有一個關鍵部件——螺栓，承擔著將塔筒、葉片、機艙等部件連接為整體的功能，在一臺風電機組中有700～1000根。在風機運行過程中，螺栓受到機組振動、沖擊、扭轉等作用，極易松動、變形甚至斷裂，直接影響整臺風電機組的安全運行。

開展在役風電機組螺栓檢測有助于解決這一問題。然而，傳統螺栓檢測采用脈沖反射A型超聲技術，需要將螺栓整體拆卸后實施。因拆卸在運風電機組葉片等部件不方便，螺栓檢測往往不夠及時，檢測結果也不直觀，缺陷判定易受主觀影響。

為了解決這個問題，2021年6月起，方天公司結合多年來服務電廠、電網企業(yè)開展金屬技術監(jiān)督工作的經驗，將輸變電工程金屬檢測中常用的B超技術應用于風電螺栓檢測，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，實現了在役風機螺栓不拆卸檢測。應用新的檢測設備后，單根螺栓檢測時長由原來A型超聲所需的3到5分鐘縮短到3到5秒。

“今后，我們計劃在海上風電、綜合能源試點站建設等領域持續(xù)推廣這項技術?！狈教旃緳z測實驗中心副主任馬君鵬說。

新技術 加快海上風電并網

近年來，江蘇海上風電發(fā)展迅速，截至2021年年底，接入江蘇電網的海上風電集群規(guī)模超過1000萬千瓦。作為江蘇省內海上風電調試的主力軍，方天公司全年承擔了13個海上風電技術服務項目，項目總容量占江蘇省全年新建海上風電裝機容量的84%。

2021年下半年，三峽—中廣核如東±400千伏柔性直流海上風電示范工程并網節(jié)點即將到來。如果能在海陸通道建設時同步開展并網調試，將極大縮短項目并網周期。

“傳統海上風電的并網調試是接入電網獲得啟動電源。但是，柔直工程采用直流輸送方式，電網的交流電不能直接成為調試啟動電源。”牽頭負責此次調試工作的方天公司電氣技術中心主任袁超介紹。

為了解決這個問題，技術團隊提出了兩種方案，一是在岸上安裝大容量直流電源，二是由機組在海上自啟動開展調試。第一種方案由于投資、技術等原因不具備可行性。第二種方案在業(yè)界處于空白，但也成了當時的唯一方案。

技術團隊提出了一種基于“黑啟動”試驗的海上風電并網調試技術?！艾F場情況與我們2017年在鹽城陸上風電場開展的風電‘黑啟動’試驗很相似，相關的經驗是可以在海上風電調試中再次實踐的?！痹f。

海上風電“黑啟動”更加復雜。作業(yè)條件惡劣、沒有穩(wěn)定平臺、風機單機容量大、海纜充電電容大等都對“黑啟動”提出了更高要求。技術團隊突破常規(guī)，在海上搭建了由柴油發(fā)電機、風機、可變負載裝置、直流海纜等組成的微系統，并通過實時動態(tài)調整保持電壓、功率穩(wěn)定，帶動風機從負荷變?yōu)殡娫?，實現海上風機群自供電，將以往的調試啟動“電從網上來”轉變?yōu)椤半姀暮Ｉ蟻怼?，將項目并網周期縮短了半年。

新平臺 精準預測新能源出力

除了在基建調試、在運檢測等環(huán)節(jié)創(chuàng)新攻關外，更好地監(jiān)測新能源發(fā)電情況，實現出力精準預測、新能源精益化管理也是促進新能源消納的重要舉措。

2016年年底，國網江蘇電力委托方天公司研發(fā)新能源發(fā)電數據中心系統平臺。平臺于2018年5月投運，可實現全省新能源發(fā)電運行狀態(tài)實時監(jiān)測、故障告警、功率預測、電能質量監(jiān)測等功能，近年來在新能源出力預測、發(fā)電管理等工作中發(fā)揮了作用。

與火電等傳統電源相比，新能源發(fā)電受氣候等外部因素影響較大。隨著新能源裝機容量、發(fā)電出力占比的不斷提高，電網調度對新能源出力預測準確性的要求也越來越高。2021年，為進一步提高平臺預測準確性，項目團隊開發(fā)了相似日智能選擇功能。該功能利用人工智能技術，通過灰色關聯度、歐幾里得距離等指標挖掘近5年來的風電、光伏發(fā)電運行規(guī)律，綜合氣象及各類型發(fā)電機組運行特性，智能選取未來出力相似日，為新能源出力預測提供重要參考。

2021年12月16～17日，江蘇受強冷空氣影響，局部地區(qū)平均風速超過10米/秒，全省風電最大出力達到1497.2萬千瓦。在寒潮來臨前，國網江蘇電力調控中心結合相似日智能選擇功能，對新能源出力進行了精準預測、科學調度，預測精準度達到94.6%，實現了寒潮期間新能源發(fā)電全消納。

“我們又進一步拓展接入了低壓分布式光伏運行數據，實現光伏發(fā)電全口徑覆蓋，1分鐘采集1次新能源場站數據，確保全省新能源場站運行狀態(tài)全監(jiān)視、全預測?！毕到y開發(fā)負責人祝永晉介紹。

截至2021年年底，江蘇新能源發(fā)電數據中心已接入統調風電場155座、統調光伏電站39座、非統調光伏電站1250座、低壓分布式光伏17萬余戶，總接入新能源裝機容量達4000余萬千瓦。