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6月25日,四川省省长黄强宣布全球最大、海拔最高水光互补项目柯拉一期光伏电站正式投产发电。该项目由国家开发投资集团有限公司和四川省投资集团有限责任公司共同出资。

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国投控股的雅砻江流域水电开发有限公司充分发挥“一个主体开发一条江”、多能互补条件优越、调节能力强大、基础条件坚实等显著优势,提出流域水电、新能源及抽水蓄能开发两个“四阶段”战略,积极探索水风光互补开发模式。作为四川省内最大的发电企业,柯拉光伏电站建成投产后,雅砻江流域水电开发有限公司绿色清洁可再生能源总装机将超过2000万千瓦。

水风光流域一体化的新样板

柯拉一期光伏电站的建成投产创下了全国乃至全球多项记录,柯拉光伏电站是全球最大的水光互补电站,总规划320万千瓦,此次投产的光伏电站单体装机规模100万千瓦,占地2.5万亩;是全球海拔最高的光伏电站之一,场址最高海拔4600米。

该项目还是国家九大清洁能源基地之一的雅砻江流域清洁能源基地“十四五”以来首个开工建设的水光互补电站,是四川省“十四五”可再生能源发展规划重点项目;同时,该项目的建成,为我国水风光流域一体化可再生能源示范基地的规模化开发提供了可供参考的新样板。

据了解,雅砻江流域不仅是国家西电东送战略的主要能源基地,也是四川电力保供的重要能源基地。柯拉一期光伏电站是雅砻江两河口水电站水光互补一期项目,电站通过500kV输电线路接入距离50公里、装机300万千瓦的两河口水电站,实现光伏发电和水电的“打捆”送出。

赶在迎峰度夏之际投产发电,柯拉一期光伏电站接入四川主网,为川渝地区电力保供再添“生力军”,也为成都大运会提供可靠电力保障。

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资料显示,两河口水电站装机300万千瓦,总库容108亿立方米,调节库容高达65.6亿立方米,具有多年调节特性,可平抑光伏发电的波动性和随机性。柯拉光伏电站所在的甘孜州,光伏发电出力存在季节性差异,呈现“冬春季出力大,夏秋季出力小”的特点,与水力发电“夏季丰水期、冬季枯水期”的特点形成天然的年内互补。柯拉光伏接入两河口水电站,水光打捆后能输出稳定的电力,可集中送出消纳。

根据雅砻江流域可再生能源一体化规划研究,雅砻江流域清洁能源基地总规模超1亿千瓦,其中水电约3000万千瓦、风电、光伏发电超6000万千瓦、抽水蓄能发电超1000万千瓦。同时,光伏、风电出力特性与水电天然互补,辅以雅砻江流域梯级水电站巨大的储能能力,可实现新能源大规模集中高效开发。

水电水利规划设计总院院长李昇指出,柯拉光伏项目水光互补开发模式,可以通过水电站对光伏电站进行日内调节,促进新能源消纳,提升送出线路的利用率。同时,通过水电和光伏发电年内出力特性互补,可以更好地服务受端电力需求。柯拉光伏项目将水光互补开发规模首次提升到了百万千瓦级,具有很好的示范效应。以柯拉为代表的雅砻江流域水光互补开发,将进一步带动区域清洁能源开发,打造水风光蓄等可再生能源一体化大规模集中开发的新样板。

大基地模式的新探索

雅砻江柯拉一期光伏电站的正式投产也为我国新能源水光流域一体化项目积累了丰富的经验。事实上,为了推动推进可再生能源高质量跃升发展,我国正通过多种方式推动可再生能源的有序稳妥发展,2021年以来国家相关主管部门陆续启动了新能源大基地的申报工作。

2022年国家能源局正式开展全国主要流域可再生能源一体化规划研究工作,加快可再生能源替代行动进程。此次规划研究聚焦于水能资源技术可开发量200万千瓦以上的主要流域,且流域已建、在建及规划新建水电具有一定调节能力,或流域内具备建设与水电配套运行的抽水蓄能电站的条件。

一方面水电响应能力较强,可进一步平滑新能源出力曲线,通过调峰调频从而改善风光消纳问题;另一方面,风、光与水电年内的发力峰谷存在错位,在发力时间段上水电与风光存在较好的互补性,风光“枯期”水电发力,而水电枯期风光可提供一定支撑。此外,多种能源形势融合发展,可以优化项目开发运营成本以及利用效率等,进一步提振项目收益率。

据水电水利规划设计总院初步统计,我国水能资源技术可开发量超过200万千瓦的流域(河段)超过30条,技术可开发量合计约5亿千瓦,基本建有或规划建设具备调节能力的水电站,部分流域正在开展与水电配套运行抽水蓄能电站的前期推进工作,流域调节能力整体较好。

在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确了“十四五”期间将重点发展的九大清洁能源基地及四大海上风电基地,其中金沙江上游、雅砻江领域、金沙江下游是水风光流域一体化清洁能源基地的主要实施地区,依托云贵川、藏东南的水电基地,实现水风光的联合开发运行。

九大清洁能源基地、四大海上风电基地

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(来源:《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》)

事实上,围绕水风光基地模式,地方层面多省已将“水风光互补建设”纳入十四五规划的重要考量范围内,其中以四川、云南、贵州等地为代表的西南省份,由于水电资源丰富,正成为水风光流域一体化模式探索的主力地区。

其中云南省提出建设金沙江下游、澜沧江中下游、红河流域“风光水储一体化”基地以及“风光火储一体化”示范项目新能源装机共 1500万千瓦。

四川在《“十四五”光伏、风电资源开发若干指导意见》中指出,按照国家“十四五”风光水一体化可再生能源综合开发基地建设要求,规划建设金沙江上游、金沙江下游、雅砻江流域、大渡河中上游4个风光水一体化可再生能源综合开发基地,推进其他流域水库电站风光水互补开发。

贵州省《加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系实施方案(征求意见稿)》中明确要着力建设乌江、南盘江、北盘江、清水江流域“四个一体化”水风光可再生能源综合基地及风光水火储一体化项目,推进毕节、六盘水、安顺、黔西南、黔南等五个百万级光伏基地建设。

此外,包括长江电力、华能等央企也通过各自的省级分公司在极力推动水风光一体化项目的推进。在推进可再生能源高质量跃升发展,加快可再生能源替代行动进程中,以风电、光伏为主体的可再生能源综合开发基地势必将成为其中的主流模式之一,持续助力双碳目标的实现。

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技术与模式的双探索

作为刷新了多项记录的项目,从设备选型到施工方案,柯拉光伏电站的开发建设过程亦面临多重挑战,先后攻克了10余项技术难题,创造了大型光伏电站项目高寒高海拔地区冬季连续大规模施工的先例。

一方面,由于地处高寒高海拔地区,有效施工期短,人员、机械降效严重,给工程建设带来巨大挑战。另一方面,项目施工区域多处于林草区,须兼顾森林草原防火管控,建设强度和难度远超同类型工程。

据光伏們了解,柯拉一期光伏电站支架方案采用了平单轴、固定支架两种;组件由正泰、晶科、晶澳三家企业供货,其中供应的为N型Topcon光伏组件,这也是是目前国内少数大规模使用N型组件的大型项目;逆变器则选用了华为基于全新一代“多维感知型”组串式逆变器,以提高电站建设和运维管理效率。

从施工层面看,由于施工面积大、地质情况复杂多变地表下暗藏碎石、块石,极大影响静压成桩质量。加上高原氧气含量低,设备油料燃烧效率降低,故障频发,经过调研分析最终引入“引孔-静压-回填”新方案,有效提升了桩基础施工效率和成桩质量。柯拉一期光伏电站共安装支架7.9万组,总重约5万吨,相当于在高海拔地区再造一座“鸟巢”。

送出线路是柯拉一期光伏电站与电网连接的桥梁,包括光伏电站至汇集站的220kV线路,以及汇集站至两河口水电站的500kV线路,线路总长约83千米,包括157基铁塔。送出线路横跨甘孜州雅江、理塘县7个乡镇,沿线森林植被茂密,穿梭于崇山峻岭,其中有将近20公里的无人区,森林防火压力和施工难度极大为了将这条输送清洁能源的“大动脉”按期打通,通过采取在作业点安装摄像头、利用无人机巡航以及与作业队“同吃、同住、同时上下山”等举措,确保了送出线路安全如期完工,为柯拉一期光伏电站投产发电奠定了坚实基础。

此外,该项目创新实施“牧光一体化”,带来“光伏+N”效益,助力民族地区乡村振兴柯拉项目所在区域为经济欠发达的民族地区。电站建设期间,将为当地缴纳税费预计6亿元,投产后每年还将贡献税费超过1.5亿元。为进一步助推民族地区乡村振兴,项目建设将通过“光伏+特色产业”、“光伏+基础设施提升”、“光伏+就业”等一系列措施,带动民族地区农牧、旅游、交通等产业发展,产生“光伏+N”的效益。

不过,目前来看水风光一体化示范基地尚处于探索阶段。据经济日报报道,一方面,受制于征地移民、收益分配和电价机制等因素,我国龙头水库建设速度较为滞后,在一定程度上影响了水风光一体化综合效益的发挥。另一方面,新能源资源配置分散化是水风光一体化的另一大堵点。考虑到竞争性配置要求,各省市会将新能源指标分拆成很多个小项目,呈现出破碎化开发的局面,大幅增加了水风光一体化开发的难度。

此外,联合调度问题也是水风光一体化的制约因素。目前水风光协同运行没有成熟的模式可以借鉴,除了雅砻江外,其余流域中水电站呈现多元业主开发局面,调度协调、信息共享存在困难,如何结合当前能源结构、用电形势,优化开展梯级水库联合调度,最大化发挥水风光一体化运行效益,仍面临较大的挑战。

在今年2月,由中国光伏行业协会、光伏們联合主办的中国新能源电力发展论坛上,雅砻江公司相关负责人人介绍,以柯拉光伏电站为起点,雅砻江清洁能源基地将针对雅砻江全流域优化调度研究及示范应用、两河口水电及混蓄优化运行研究、雅砻江流域大型水风光一体化送出策略、雅砻江流域高寒高海拔新能源开发关键技术、地下空间大规模压缩空气储能示范应用等方面展开工程应用方面的探讨与研究。

如上文,柯拉光伏电站的投产发电,将为这些问题探索具有实操价值的新方向,也将为我国清洁能源的发展再添新篇章。

以下为光伏們整理的一部分水光一体项目情况内容仅供参考:

本文由光伏們综合公开报道整理

会议通知:为了更好的探索适用于海洋环境的新能源技术发展,第二届海上新能源发展论坛将于2023年7月13日在山东济南举办,会议将联合沿海省份能源主管部门、海洋能源专家、电力投资企业、电力设计院以及设备厂家就海上新能源的发展空间、成本与经济性、关键技术探讨、设备选型等话题展开探讨,助力我国双碳目标的顺利实现,同时推动海洋能源的进一步发展。

责任编辑:臧超

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